DE102020115765A1

DE102020115765A1 - Expandierbares Granulat auf Basis eines nachwachsenden Rohstoffs sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102020115765A1
Application number: DE102020115765.7A
Authority: DE
Inventors: Tolga Sengül; Sebastian Drabben; Marco Vogel
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-16
Also published as: EP4165113A1; WO2021254987A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Materialentwicklung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein expandierbares Granulat, das insbesondere zur Herstellung von biologisch abbaubaren expandierten Granulaten und Schaumkörpern geeignet ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren Granulats sowie die Verwendung eines expandierbaren Granulats für die Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, expandierter Granulate und Schaumkörper.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der Materialentwicklung. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein expandierbares Granulat, das insbesondere zur Herstellung von biologisch abbaubaren expandierten Granulaten und Schaumkörpern geeignet ist.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren Granulats sowie die Verwendung eines expandierbaren Granulats für die Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, expandierter Granulate und Schaumkörper.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein biologisch abbaubares, insbesondere heimkompostierbares, auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes expandiertes Granulat sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines expandierten Granulats im Bau- und Verpackungsbereich.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Schaumkörper sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines biologisch abbaubaren Schaumkörpers als Baustoff, im Verpackungsbereich sowie im Heimwerk- und Bastelbereich.
Kunststoffe, Metalle, nichtmetallische Materialien, wie bspw. Glas, und Naturstoffe, wie bspw. Holz, sind die wesentlichen Werkstoffe, welche in der Produktion von Konsumgütern, d.h. sowohl Gebrauchs- als auch Verbrauchsgüter, eingesetzt werden. In Anbetracht einer über Jahrzehnte konstant wachsenden Weltbevölkerung und - wirtschaft in Verbindung mit einem ebenso stetig zunehmenden Konsum steigen auch Produktionsmengen und Rohstoffbedarf weiterhin an, was sich neben der Konsumgüterproduktion auch auf die Menge entsprechend benötigter Verpackungen überträgt. So hat bspw. in Deutschland die Menge an verwendetem Verpackungsmaterial seit dem Jahr 2000 um insgesamt 23 % zugenommen, wobei allein für Kunststoffverpackungen ein Zuwachs von 79 % zu verzeichnen war.
Als Konsequenz dieser Entwicklung steigen gleichfalls die Mengen anfallender Abfälle, bspw. durch Verpackungsmüll, stetig. So lag etwa die aufgekommene Menge von Verpackungsabfällen in Deutschland im Jahr 2017 bei 18,7 Mio t, was einer Pro-Kopf-Menge von ca. 227 kg sowie einem Anstieg gegenüber dem Vorjahreswert von 2016 um 3 % entspricht.
Als Verpackungsmaterialien werden hauptsächlich Papier, gefolgt von Kunststoffen, Glas und Metall verwendet. Insbesondere die Wiederverwertung von Kunststoffabfällen ist hierbei aufwendig, wenn nicht in vielen Fällen unmöglich, da die notwendige Trennung der unterschiedlichen Kunststoffmaterialen häufig kaum praktikabel ist.
In Deutschland fielen im Jahr2017 beispielsweise 3,19 Mio t Kunststoffverpackungsmüll an, von welchem lediglich 49,7 % recycelt werden konnten. Der verbleibende, nicht-recyclebare Teil des Kunststoffverpackungsmülls wird überwiegend thermisch verwertet, d.h. in Müllverbrennungsanlagen verbrannt, oder zur weiteren Verwertung bzw. Entsorgung auf Deponien abgegeben.
Sowohl die thermische Verwertung als auch Deponie-Entsorgung, insbesondere bei unsachgemäßer Entsorgung, stellen eine Belastung für die Umwelt dar. Problematisch ist vor allem die oft lange Verweilzeit bzw. nur sehr langsame Verrottung von Kunststoffverpackungsmüll, sodass sich Überreste, insbesondere in Form von Mikroplastik, bspw. in den Böden, Flüssen und Meeren ansammeln und damit auch in den Nahrungskreislauf gelangen können.
Darüber hinaus wird eine Vielzahl der für Verpackungen gängig verwendeten Kunststoffe auf Basis endlicher bzw. nicht-nachwachsender Ressourcen hergestellt, wofür insbesondere Erdöl als Ausgangsstoff dient. Die überwiegende Mehrheit der kunststoffbasierten Verpackungsmaterialien vereint somit die Nachteile einer kurzen Lebens- bzw. Einsatzdauer mit einem gleichzeitigen Verbrauch endlicher Ressourcen im Rahmen der Herstellung und einer aufwendigen Wiederverwertung bzw. Entsorgung.
Eine Möglichkeit, dem übermäßigen Verbrauch endlicher Ressourcen, der zunehmenden Entsorgungs- und Abfallproblematik sowie der daraus resultierenden Umweltbelastung entgegenzuwirken, ist die Entwicklung und Verwendung von Werkstoffen, die auf Basis nachwachsender Rohstoffe hergestellt werden sowie insbesondere biologisch abbaubar sind, wobei vor allem der Aspekt der biologischen Abbaubarkeit eine Herausforderung darstellt.
Biologisch abbaubare Werkstoffe bzw. Kunststoffe aus nachwachsenden, insbesondere pflanzlichen, Rohstoffen lassen sich, neben Zellulose und Zucker, vor allem aus Stärke, bspw. aus Mais, Weizen oder Kartoffeln, gewinnen. Von den in den vergangenen Jahren entwickelten, biologisch abbaubaren Kunststoffen aus nachwachsenden Rohstoffen haben sich vor allem Stärkekunststoffe, Polylactid und Polyhydroxyfettsäure-Polyester durchgesetzt. Die Hauptanwendungsfelder für biologisch abbaubare Werk- bzw. Kunststoffe liegen in Europa derzeit im Verpackungs- und Cateringbereich sowie daneben in der Landwirtschaft, im Gartenbau und im Pharma- und Medizinbereich. Beispielsweise sind Produkte wie Abfallsäcke, Tragetaschen, Einweggeschirr, Verpackungsfolien, Flaschen, Obst- und Gemüseschalen, Verpackungshilfsmittel (Loose-fill-Chips), expandierbare Schäume, Mulchfolien oder Blumentöpfe aus nachwachsenden Rohstoffen in größerem Umfang verfügbar.
Die Entwicklung von bio-basierten sowie biologisch abbaubaren Schäumen, welche etwa als Verpackungsmaterial bzw. -hilfsmittel, Polster- oder Stabilisierungsmaterial oder als Abstandhalter, bspw. im Leichtbausektor, verwendet werden können, ist unter anderem interessant sowie relevant, um einen umweltfreundlichen Ersatz für beispielsweise Styropor- oder Polyurethanschäume, welche weitestgehend aus fossilen Rohstoffen hergestellt sowie nur aufwendig zu verwerten sind, bereitzustellen.
Bekannt ist beispielsweise die Verwendung von Polylactid zur Herstellung von bio-basierten Polymerpartikelschäumen. Das Material ist insofern biologisch abbaubar, dass es industriell kompostiert werden kann, d.h. es verrottet bei Temperaturen von ca. 60 °C innerhalb eines mehrwöchigen Zeitraums in entsprechenden industriellen Kompostieranlagen. Unter natürlichen Bedingungen, d.h. in der freien Umwelt etwa, verrottet Polylactid jedoch wesentlich langsamer, d.h. Polylactid ist bspw. nicht heimkompostierbar. Es besitzt zudem nur eine geringe Wasserlöslichkeit, so dass bei unsachgemäßer Entsorgung sowohl Böden als auch Gewässer belastet werden können.
Ein weiteres geeignetes Material für die Herstellung von Polymerschäumen ist Stärke. Generell zählt Stärke dabei zur Werkstoffgruppe der Polysaccharide und ist aus einzelnen Glukosebausteinen zusammengesetzt, die je nach Art der glykosidischen Verknüpfung in die beiden Stärkekomponenten Amylose bzw. Amylopektin unterteilt werden. Je nach Art und Gattung der jeweiligen Pflanze, aus der die Stärke gewonnen wird, unterscheiden sich die verschiedenen Stärken sowohl in ihrer Zusammensetzung, d.h. in Bezug auf den Amylose- bzw. Amylopektinanteil, sowie im Hinblick auf ihre Beschaffenheit, d.h. bspw. die Farbe, Korngrößen und -formen. Über die Auswahl einer spezifischen Stärke kann so bspw. die Schaumstruktur im geschäumten Werkstoff beeinflusst werden.
In der Praxis wird bislang zur Herstellung von stärkebasierten Materialien hauptsächlich ein Gemisch bzw. Blend aus Stärke und hydrophoben Polymeren sowie gegebenenfalls weiteren Additiven eingesetzt. Ein solcher Stärke-Blend ist bspw. in der europäischen Patentanmeldung EP 0 596 437 A2 beschrieben und eignet sich etwa für die Herstellung von Ein- oder Mehrschichtfolien.
Durch die Wahl der Additive kann die Stärke thermoplastisch verarbeitbar gemacht werden, während die hydrophoben Polymere im Wesentlichen zur Verringerung der Wasserlöslichkeit des Materials beitragen. Auf Grund der unterschiedlichen chemischen wie physikalischen Eigenschaften der verwendeten Polymere, insbesondere im Hinblick auf die Hydrophilie bzw. Hydrophobie dieser, kann die Stabilität des Blends sowie generell die Mischbarkeit der Komponenten verringert sein bzw. den Einsatz spezifischer Phasenvermittler erfordern. Die in Stärke-Blends verwendeten Polymere und Additive können insbesondere die biologische Abbaubarkeit des Stärke-Blends negativ beeinflussen, speziell im Hinblick auf einen Abbau des Blends unter natürlichen, d.h. nicht industriellen, Bedingungen.
Neben der Produktion von Folien eignen sich Stärke-Blends für die Herstellung kontinuierlicher Schäume, d.h. je nach Düsengeometrie von Schaumsträngen oder Platten. Dies ist bspw. in den europäischen Patentanmeldungen EP 0 711 322 A1 und EP 1 127 914 A1 beschrieben.
Hierbei betrifft die EP 0 711 322 A1 ein Verfahren zum Herstellen eines im Wesentlichen biologisch abbaubaren Polymerschaumes, im Rahmen dessen thermoplastische oder destrukturierte Stärke bzw. ein Stärke-Blend unter Verwendung eines faserartigen bzw. kapselartigen Materials, welches die Fähigkeit besitzt, Wasser kapillaraktiv einzubinden, unter Regelung von Druck und Temperatur derart verarbeitet wird, dass das im Material kapillargebundene Wasser freigesetzt wird, um ein Aufschäumen des Polymers zu bewirken.
Weiterhin ist in der EP 1 127 914 A1 eine geschäumte Platte offenbart, welche destrukturierte oder komplexierte Stärke in einem Blend mit bspw. Polyvinylalkohol und Additiven wie Glycerin umfasst, wobei der Stärke-Blend als kontinuierliche Phase geschäumt ist. Die geschäumte Platte eignet sich für die Verwendung im Lebensmittelverpackungssektor, etwa als Verpackungsschale bzw. sog. Tray für Nahrungsmittel wie Fleisch, Molkereiprodukte, Gemüse, Eier oder Obst.
Eine weitere interessante Verwendung für biologisch abbaubare Schäume findet sich im Baubereich, insbesondere im Leichtbau. Hier werden herkömmlicherweise Verbundmaterialien bzw. insbesondere Verbundplatten mit einem Kern aus synthetischen Polymerschäumen, wie etwa Polyurethan (PUR) oder Polystyrol (PS), eingesetzt. Die genannten synthetischen Polymere sind hierbei sowohl weitestgehend erdölbasiert als auch nur schwer zu recyceln.
Einen Vorschlag für ein unter Umweltaspekten positiver zu beurteilendendes Bauteil liefert die europäische Patentanmeldung EP 0 781 199 A1 . Im Detail betrifft diese die Herstellung eines Sandwichmaterials mit einem biologisch abbaubaren Deckmaterial aus Papier bzw. Pappe oder Folie und einem Kern aus extrudiertem Stärkeschaum. Dazu wird ein kontinuierliches Verfahren verwendet, im Rahmen dessen ein Stärkeschaum in einem Extrusionsverfahren erzeugt, in situ zwischen Papier- bzw. Kartonbahnen oder Folie eingebracht und in einer kontinuierlich arbeitenden Rollenpresse verpresst und verarbeitet wird. Das nach dem Verfahren erhaltene Sandwichmaterial kann endlos als Rollenware oder nach dem Pressvorgang auf Format in definierte Sandwichplatten geschnitten werden.
Nachteilig an den vorgenannten Verfahren zur direkten Verschäumung der Stärkebasierten Ausgangsmaterialien ist allerdings, dass insbesondere eine nachträgliche Formgebung zur Herstellung von bspw. dickwandigen Formteilen oder Formteilen mit definierten bzw. komplexen Geometrien nicht möglich ist. Entsprechend limitiert sind die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Stärke-basierten Schäumen im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit bzw. Gestaltbarkeit.
Demgegenüber finden sich im Stand der Technik auch Ansätze, mehrstufige Verfahren zur Herstellung von Polymerschaumkörpern bereitzustellen. So beschreibt die europäische Patentanmeldung EP 2 623 288 ein Verfahren zur Herstellung von Schaumformteilen, wobei ein bereitgestelltes Polymerschaumgranulat mit einer Leimzusammensetzung gemischt und anschließend unter Wärme- und Luftzufuhr zum Schaumformteil umgewandelt wird. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, dass ein bereits geschäumtes Polymerschaumgranulat als Ausgangsmaterial verwendet wird, d.h. speziell ein solches Granulat, das kein Treibmittel enthält. Die Erzeugung des Schaumformteils beruht demnach im Wesentlichen auf einem Klebeprozess anstelle einer Verschäumung, da diese bereits in einem vorgelagerten Schritt erfolgt. Weiterhin ist in der EP 2 623 288 zwar auch die Verwendung biogener bzw. recycelter Kunststoffe beschrieben, allerdings handelt es sich hierbei vorrangig um Kunststoffe, die kaum biologisch abbaubar bzw. lediglich industriell kompostierbar sind.
Somit mangelt es dem Stand der Technik nach wie vor an flexibel gestaltbaren Verfahren, die Schaumkörper auf Basis von Werkstoffen zugänglich machen, die möglichst frei sind von Kunststoffen, die auf Basis nichterneuerbarer Rohstoffe gewonnen werden bzw. nur mangelhaft biologisch abbaubar sind.
Demgegenüber wäre es daher wünschenswert, eine Möglichkeit zur flexibleren Herstellung von Polymerschäumen auf Basis nachwachsender Rohstoffe zu entwickeln, wobei insbesondere die Möglichkeit der Herstellung von Schaumkörpern mit komplexeren Geometrien bzw. dickwandigeren Strukturen von Interesse ist. Gleichzeitig wäre es außerdem wünschenswert, hierfür ein Ausgangsmaterial zur Verfügung zu stellen, dass insbesondere unter natürlichen Umweltbedingungen abbaubar ist sowie auf Basis nachwachsender Rohstoffe erhalten werden kann.
Es ist demnach eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die mit dem geschilderten Stand der Technik verbundenen Nachteile auszuräumen, zumindest jedoch abzuschwächen.
Insbesondere ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin zu sehen, ein Material bereitzustellen, dass die Herstellung von umweltfreundlichen Werkstoffen, insbesondere zur Verwendung im Verpackungs- und Baubereich sowie Dekor- und Bastelbereich, erlaubt, die vor allem auch im Hinblick auf ihre Entsorgung als unproblematisch einzustufen sind.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist demnach ein expandierbares Granulat nach Anspruch 1; weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspektes sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren Granulats nach Anspruch 8; weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspektes sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des expandierbaren Granulats zur Herstellung biologisch abbaubarer expandierter Granulate nach Anspruch 12.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden expandierten Granulats nach Anspruch 13.
Weiterhin Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein biologisch abbaubares, insbesondere heimkompostierbares, auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes expandiertes Granulat nach Anspruch 14.
Darüber hinaus Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des expandierten Granulats im Baubereich und/oder im Verpackungsbereich nach Anspruch 15.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung des expandierbaren Granulats für die Herstellung biologisch abbaubarer Schaumkörper nach Anspruch 16.
Des Weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Schaumkörpers nach Anspruch 17; weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspektes sind Gegenstand der diesbezüglichen Unteransprüche.
Darüber hinaus Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, auf nachwachsenden Rohstoffen basierender Schaumkörper nach Anspruch 20; weitere vorteilhafte Ausgestaltungen dieses Erfindungsaspektes sind Gegenstand des diesbezüglichen Unteranspruchs.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß einem zehnten, elften und zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Verwendung des biologisch abbaubaren Schaumkörpers als Baustoff, im Verpackungsbereich sowie im Heimwerk- und Bastelbereich nach den Ansprüchen 22, 23 und 24.
Es versteht sich von selbst, dass im Folgenden genannte besondere Ausgestaltungen, insbesondere besondere Ausführungsformen oder dergleichen, welche nur im Zusammenhang mit einem Erfindungsaspekt beschrieben sind, auch in Bezug auf die anderen Erfindungsaspekte entsprechend gelten, ohne dass dies einer ausdrücklichen Erwähnung bedarf.
Weiterhin ist bei allen nachstehend genannten relativen bzw. prozentualen, insbesondere gewichtsbezogenen Mengenangaben zu beachten, dass diese im Rahmen der vorliegenden Erfindung vom Fachmann derart auszuwählen sind, dass in der Summe der Inhaltsstoffe, Zusatz- bzw. Hilfsstoffe oder dergleichen stets 100 Prozent bzw. 100 Gew.% resultieren. Dies versteht sich für den Fachmann aber von selbst.
Zudem gilt, dass alle im Folgenden genannten Parameterangaben oder dergleichen grundsätzlich mit genormten oder explizit angegebenen Bestimmungsverfahren oder aber mit dem Fachmann an sich geläufigen Bestimmungsmethoden bestimmt bzw. ermittelt werden können.
Dies vorausgeschickt, wird nachfolgend der Gegenstand der vorliegenden Erfindung näher erläutert.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein expandierbares Granulat, insbesondere zur Herstellung von biologisch abbaubaren Schaumkörpern, wobei das Granulat einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthält.
Das erfindungsgemäße expandierbare Granulat, welches auf Basis eines nachwachsenden Rohstoffs sowie eines partikulären physikalischen Treibmittels, d.h. eines partikelförmigen physikalischen Treibmittels, erhältlich ist, stellt einen besonders umweltfreundlichen Werkstoff dar, der als solcher in vielfältiger Weise eingesetzt sowie weiterverarbeitet werden kann und dabei insbesondere im Hinblick auf seine Herstellung wie auch Verwendung bzw. Verwertung als ressourcenschonend und nachhaltig einzuordnen ist.
Insbesondere ist ein Vorteil des expandierbaren Granulats sowie von Erzeugnissen, die aus diesem hergestellt werden können, dass diese heimkompostierbar sind, d.h. sowohl das Granulat als auch bspw. Schaumkörper, welche aus diesem gewonnen werden, verrotten unter natürlichen Umweltbedingungen und bei gewöhnlichen Außentemperaturen. Somit sind das erfindungsgemäße Granulat sowie daraus hergestellte Erzeugnisse, insbesondere Schaumkörper, speziell solchen biologisch abbaubaren Werk- bzw. Kunststoffen überlegen, die lediglich industriell kompostierbar sind, d.h. nur unter artifiziellen Bedingungen in Kompostieranlagen und bei Temperaturen von mindestens 60 °C abgebaut werden können. Gleichfalls ist nichtsdestoweniger auch eine industrielle Kompostierung des expandierbaren Granulats sowie dessen Erzeugnissen, insbesondere innerhalb vergleichsweise kurzer Zeiten, möglich.
Ein weiterer besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats sowie der aus diesem erhältlichen Erzeugnisse, wie bspw. Schaumkörper, besteht insbesondere auch darin, dass die Materialien eine hohe Wasserlöslichkeit aufweisen, sodass bspw. auch bei unsachgemäßer Entsorgung in die Umwelt ein Abbau des Granulats bzw. der aus diesem hergestellten Schaumkörper sichergestellt ist. Eine Belastung von Böden und Gewässern kann so effizient vermieden werden.
Das erfindungsgemäße Granulat eignet sich weiterhin insbesondere in hervorragender Weise für die Herstellung von Schaumkörpern bzw. geschäumten Strukturen. Insbesondere ist es durch Verwendung des erfindungsgemäßen Granulats speziell möglich, vielfältigen Einfluss auf die finale Formgebung, Schaumstruktur, Schaumstabilität, Belastbarkeit und Haltbarkeit des entsprechenden Erzeugnisses, insbesondere Schaumkörpers, zu nehmen. So gestattet es die vorliegende Erfindung bzw. das mit der vorliegenden Erfindung bereitgestellte Granulat, dass insbesondere eine große Bandbreite an Schaumkörpern zugänglich und ein breiter Spielraum in der Ausgestaltung dieser eingeräumt wird. Hierbei ist es bspw. speziell möglich, besonders dickwandige bzw. komplexe Schaumkörper aus dem erfindungsgemäßen Granulat zu erzeugen, die je nach Bedarf eine hohe Stabilität und Festigkeit bzw. auch eine weiche und nachgiebige Struktur aufweisen können.
Ungeachtet der hervorragenden biologischen Abbaubarkeit der erfindungsgemäßen Granulate bzw. der aus diesen erhältlichen Erzeugnisse, wie bspw. Schaumkörper, weisen die Granulate bzw. bspw. Schaumkörper eine hohe Haltbarkeit auf. Insbesondere ist etwa eine mehrmonatige Lagerung des expandierbaren Granulates bei normalem Raumklima, d.h. bei Raumtemperatur und einer durchschnittlichen Luftfeuchtigkeit von ca. 50 %, möglich, ohne dass das Granulat Schimmel bildet oder seine Funktionalität, d.h. Expansionsfähigkeit, verliert. Diesbezügliche umfangreiche Studien der Anmelderin haben gezeigt, dass das expandierbare Granulat auch nach mehreren Wochen der Lagerung noch seine ursprüngliche Expansionsfähigkeit aufweist und somit weiterhin problemlos, insbesondere zu Schaumkörpern, verarbeitet werden kann.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass das erfindungsgemäße Granulat vorzugsweise eine besonders einfache, d.h. im Hinblick auf die Anzahl der verwendeten Inhaltsstoffe begrenzte, Zusammensetzung aufweist. Im Wesentlichen besteht das erfindungsgemäße Granulat dabei nur aus dem nachwachsenden Rohstoff, bei welchem es sich in bevorzugter Weise um, insbesondere native, Stärke handelt. Weiterhin kann das Granulat, neben dem partikulären physikalischen Treibmittel, noch Wasser sowie evtl. einen geringen Anteil an Additiven enthalten. Damit kann auf Basis von im Wesentlichen lediglich zwei bis drei Inhaltsstoffen ein hochfunktionelles Granulat erhalten werden, welches es insbesondere gestattet, auf einfache und problemlose Weise zu unterschiedlichsten Erzeugnissen, insbesondere Schäumen, weiterverarbeitet zu werden.
Weiterhin wird es auf der Grundlage der erfindungsgemäßen, insbesondere einfachen, Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Granulats möglich, dieses zuverlässig und mit einer hohen Prozessstabilität zu produzieren. Damit kann gleichfalls erreicht werden, dass reproduzierbar ein gleichmäßig zusammengesetztes Granulat erhalten werden kann, sodass schließlich auch die auf Basis des erfindungsgemäßen Granulats erhaltenen Erzeugnisse, wie insbesondere bspw. Schaumkörper, eine sehr einheitliche und regelmäßige sowie insbesondere regulierbare bzw. kontrollierbare Struktur aufweisen, womit gleichsam eine gezielte Kontrolle der Eigenschaften der Erzeugnisse erreicht werden kann.
Durch die Verwendung eines partikulären Treibmittels wird dabei erreicht, dass eine Verschäumung und Expansion des erfindungsgemäßen Granulats zu Schaumkörpern mit einer vorzugsweise feinen und kompakten Schaumstruktur möglich wird. Gleichzeitig kann die Verschäumung bzw. der Expansionsprozess des erfindungsgemäßen Granulats zu einem Schaumkörper so gesteuert werden, dass insbesondere geschlossenzellige Schaumkörper erhalten werden, die eine gleichmäßige und abgeschlossene Außenoberfläche aufweisen. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf die Haltbarkeit, strukturelle Integrität und Beständigkeit der Schaumkörper aus, sodass ausgehend von dem erfindungsgemäßen Granulat insbesondere stabile und belastbare Erzeugnisse erhalten werden können.
Diese Erzeugnisse, insbesondere Schäume bzw. Schaumkörper, eignen sich auf Grund der vorgenannten Eigenschaften insbesondere ideal als Verpackungsmaterialien bzw. Verpackungshilfsmittel, wie Abstandhalter oder Polstermaterial. Vorteilhaft ist hierbei insbesondere die biologische Abbaubarkeit des erfindungsgemäßen Granulats sowie der aus diesem herstellbaren Erzeugnisse, da nach beendeter Nutzung bzw. beendetem Gebrauch eine einfache Entsorgung und Verwertung des Granulats bzw. des Schaumkörpers über den Heimkompost möglich ist.
Dabei ist insbesondere ein schneller Abbau und Verrottungsprozess gegeben, sodass ein wesentlicher Aspekt bei der Entsorgung von bspw. Verpackungsmaterialien durch die vorliegende Erfindung schnell, umweltfreundlich, nachhaltig sowie anwenderfreundlich gelöst werden kann.
Gleichfalls eignen sich erfindungsgemäße Schäume bzw. Schaumkörper aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung in insbesondere idealer Weise für Anwendungen im Baubereich, insbesondere für Leichtbauanwendungen. Hier können die erfindungsgemäßen Schäume bspw. als vorrübergehendes Füllmaterial für Hohlkörper eingesetzt werden. Durch die insbesondere gute Wasserlöslichkeit der erfindungsgemäßen Materialien, d.h. sowohl des expandierbaren Granulats als auch der Schaumkörper, ist ein einfaches Herauslösen von erfindungsgemäßen Schäumen aus entsprechenden Hohlstrukturen leicht und binnen kurzer Zeit möglich, während der Hohlkörper zuvor durch den Schaumkörper stabilisiert wurde. Eine weitere bevorzugte Anwendung aus dem Leichtbausektor stellen Sandwich-Paneele dar, bei welchen der Schaumkern mit ober- und unterseitigen Deckplatten kaschiert bzw. laminiert wird.
Somit stellt die vorliegende Erfindung auf Basis des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats sowie den daraus erhältlichen Schaumkörpern nach der vorliegenden Erfindung insbesondere überaus flexibel einsetzbare Werkstoffe bereit, die zudem umweltfreundlich erhalten sowie entsorgt werden können.
Dabei wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter einem nachwachsenden Rohstoff ein organischer Rohstoff, der aus land- und forstwirtschaftlicher Produktion stammt und zielgerichtet für weiterführende Anwendungszwecke außerhalb des Nahrungs- und Futterbereichs verwendet wird, verstanden.
Hierbei hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bewährt, wenn das Granulat den nachwachsenden Rohstoff in Mengen von 85 bis 99,9 Gew.%, insbesondere 87,5 bis 99 Gew.%, vorzugsweise 90 bis 98,5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Ein maßgeblicher Vorteil der vorliegenden Erfindung ist somit insbesondere darin zu sehen, dass das erfindungsgemäße Granulat im Wesentlichen bzw. zum größten Teil aus einem nachwachsenden Rohstoff gebildet ist, so dass vorrangig insbesondere nachhaltige Quellen für dessen Herstellung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang insbesondere auch, dass für die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats vor allem nahezu keine nichterneuerbaren Rohstoffquellen verbraucht werden, so dass das erfindungsgemäße Granulat unter Umweltaspekten als positiv sowie nachhaltig einzustufen ist.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Granulat, welches vorzugsweise aus einem Extrusionsprozess erhalten wird, kostengünstig sowie ressourcenschonend hergestellt werden. Insbesondere kann im Rahmen der Herstellung mit geringen Energieeinträgen gearbeitet werden, sodass gleichfalls nur wenig Energie für die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats verbraucht wird. Gleiches gilt auch für die Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Granulats zu bspw. Schaumkörpern, da etwa eine Expansion des expandierbaren Granulats innerhalb nur weniger Sekunden bis Minuten erreicht wird.
Erfindungsgemäß kann der nachwachsende Rohstoff dabei im Allgemeinen tierischer als auch pflanzlicher Herkunft sein. Es hat sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung jedoch bewährt, wenn der nachwachsende Rohstoff ein pflanzlicher Rohstoff ist.
In diesem Zusammenhang wird es weiter bevorzugt, wenn der nachwachsende Rohstoff erhalten wird aus Pflanzen ausgewählt aus der Gruppe von Knollen-bildenden Pflanzen, Hülsenfrüchtlern, Getreidepflanzen und deren Mischungen, insbesondere aus Mais, Reis, Gerste, Weizen, Dinkel, Kartoffel, Maniok, Erbse und deren Mischungen, vorzugsweise Mais, Kartoffel, Erbse und deren Mischungen.
Diesbezüglich ist es insbesondere als vorteilhaft zu beurteilen, dass die Quellen, aus welchen der nachwachsende Rohstoff gewonnen bzw. erhalten werden kann, insbesondere kostengünstig zu produzieren bzw. zu beziehen sind, so dass das erfindungsgemäße Granulat auf kostengünstigen Ausgangsstoffen basiert sowie auch insgesamt kostengünstig erhalten werden kann. Insbesondere kann der nachwachsende Rohstoff, der im Rahmen der vorliegenden Erfindung bzw. für das erfindungsgemäße Granulat verwendet wird, günstiger gewonnen bzw. bezogen werden als beispielsweise solche Kunststoffe, die zwar biobasiert sind, allerdings im Rahmen ihrer Herstellung bzw. Bereitstellung noch einer Reihe von Verarbeitungsschritten unterzogen werden müssen, so wie dies bspw. für Polylactid aus nachwachsenden Rohstoffquellen der Fall ist.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass der nachwachsende Rohstoff ein Polysaccharid, insbesondere ein Polysaccharid der Glucose oder deren Derivate, enthält, vorzugsweise hieraus besteht.
Unter einem Derivat wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine solche Substanz bzw. Verbindung verstanden, die von einer Stammverbindung bzw. Grundsubstanz abgeleitet ist und sich von dieser lediglich in wenigen Aspekten, beispielsweise im Hinblick auf eventuelle funktionelle Gruppen, welche die Stammverbindung aufweist, unterscheidet. Ein entsprechendes Derivat der Glucose wäre demnach beispielsweise N-Acetylglucosamin, welches den Grundbaustein von Chitin bildet.
Hierbei hat es sich weiterhin bewährt, wenn das Polysaccharid ausgewählt ist aus der Gruppe von Cellulose, Chitin, Stärke, deren Derivaten und/oder deren Mischungen, insbesondere Stärke und deren Derivaten.
Im Rahmen der Erfindung wird Stärke den organischen Verbindungen, insbesondere den Polysacchariden, zugeordnet. Stärke ist aus dem Grundbaustein α-D-Glucose aufgebaut, welcher über glycosidische Bindungen verknüpft ist, wobei unterschiedliche Verknüpfungsmuster auftreten. Circa 20 bis 30 % der Stärke bestehen üblicherweise aus polymeren Ketten mit einer helikalen Struktur, welche über α-1,4-glycosidische Bindungen verbunden sind. Diese Struktureinheit wird als Amylose bezeichnet. Demgegenüber bestehen circa. 70 bis 80 % der Stärke aus stark verzweigten Glucose-Strukturen, innerhalb derer α-1,6- und α-1,4-gylcosidisch verknüpfte Bausteine vorliegen. Diese Struktureinheiten werden als Amylopektin bezeichnet.
In Bezug auf Stärke werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung unter Derivaten der Stärke insbesondere sogenannte modifizierte Stärken verstanden, wobei im Rahmen der Herstellung von modifizierten Stärken nicht nur ein Umwandlungsschritt, sondern mehrere Umwandlungsschritte bzw. -prozesse nacheinander durchgeführt werden können. So umfasst der Begriff modifizierte Stärke bspw. acetylierte und oxidierte Stärken, säurebehandelte bzw. alkalisch modifizierte Stärken, gebleichte Stärken, enzymatisch modifizierte Stärken, Phosphatester von Stärke sowie Stärkeacetate oder auch Hydroxyalkylstärken.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es jedoch besonders bevorzugt, wenn der nachwachsende Rohstoff, insbesondere native, Stärke, vorzugsweise aus Kartoffeln enthält, insbesondere hieraus besteht.
Hierbei zeichnet sich Kartoffelstärke im Speziellen insbesondere dadurch aus, dass sie einen Verzweigungsgrad von ca. 2 % aufweist und relativ große Stärkekörner bzw. -partikel ausbildet, welche Durchmesser von ca. 20 bis 70 µm aufweisen können. In diesem Sinne zeichnet sich die vorliegende Erfindung insbesondere dadurch aus, dass sie von einem möglichst natürlichen nachwachsenden Rohstoff ausgeht bzw. diesen in dem erfindungsgemäßen Granulat verwendet.
Was nun das partikuläre physikalische Treibmittel anbelangt, so hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung bewährt, wenn das Granulat das partikuläre physikalische Treibmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%, insbesondere 0,2 bis 7 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Insbesondere bevorzugt wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn das partikuläre physikalische Treibmittel ein endothermes Treibmittel ist. Ein besonderer Vorteil bei der Verwendung von partikulären physikalischen, insbesondere endothermen, Treibmitteln ist dabei, dass im Zuge der Weiterverarbeitung des erfindungsgemäßen Granulats, insbesondere der Verschäumung bzw. Expansion zu einem Schaumkörper, keine gesundheitsbedenklichen bzw. geruchsbildenden Stoffe, wie bspw. Ammoniak, welches bspw. teilweise aus chemischen Treibmitteln freigesetzt wird, abgegeben werden.
Unter einem endothermen Treibmittel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein solches Treibmittel verstanden, dass unter Zufuhr von Energie, beispielsweise in Form von Wärme, expandiert, d.h. austreibt bzw. sich ausdehnt.
Dementsprechend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das Treibmittel gasförmige bzw. in den gasförmigen Zustand überführbare Bestandteile, insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder niedere Alkane, vorzugsweise niedere Alkane, enthält.
Unter einem gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteil wird dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Stoff bzw. eine Verbindung verstanden, die bei Standardbedingungen, d.h. Raumtemperatur und Normal- bzw. Atmosphärendruck, gasförmig vorliegt bzw. ist, oder aber in einem anderen Aggregatzustand vorliegt, bspw. in Form einer Flüssigkeit, wobei dieser Stoff bzw. diese Verbindung dann unter Temperaturzufuhr in den gasförmigen Zustand übergeht, insbesondere wobei dafür Temperaturen in einem Bereich von weniger als 200 °C ausreichen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist damit also insbesondere ein Wechsel des Aggregatzustandes des in dem Treibmittel enthaltenen Bestandteiles gemeint und nicht etwa dessen Verdampfung bspw. durch Zersetzung oder ähnliche Abbaureaktion dieses.
Unter einem niederen Alkan wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine organische Verbindung des Kohlenstoffes verstanden, die im Wesentlichen Kohlenstoff, Wasserstoff sowie gegebenenfalls Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und/oder Phosphor enthält, insbesondere hieraus besteht. Die vorgenannten Bestandteile bzw.
Atome liegen hierbei im Wesentlichen über Einfachbindungen verknüpft vor; es kann jedoch auch möglich sein, dass zu einem geringen Teil Mehrfachbindungen, d.h. Doppel- bzw. Dreifachbindungen, zwischen den vorgenannten Atomen ausgebildet sind.
Im Hinblick auf die Anzahl der in den erfindungsgemäß beanspruchten niederen Alkanen enthaltenen Kohlenstoffatome liegt diese insbesondere in einem Bereich von 1 bis 20 Kohlenstoff-Atomen, insbesondere 1 bis 15, vorzugsweise 1 bis 12, Kohlenstoff-Atomen. Die molekulare Struktur der Alkane kann sowohl linear als auch verzweigt sein. Erfindungsgemäß bevorzugt wird es weiterhin, wenn die niederen Alkane unter Standardbedingungen, d.h. Raumtemperatur und Normal- bzw. Atmosphärendruck, gasförmig oder flüssig, insbesondere flüssig, vorliegen.
Hierbei hat es sich speziell bewährt, wenn die gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteile, insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder niedere Alkane, vorzugsweise niedere Alkane, in dem Treibmittel verkapselt vorliegen.
In diesem Sinne wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders bevorzugt, wenn das Treibmittel in Form von expandierbaren Polymerpartikeln, insbesondere Mikrohohlpartikeln, vorliegt. Hierbei ist es weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass die expandierbaren Polymerpartikel, insbesondere Mikrohohlpartikel, die gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteile, vorzugsweise Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder niedere Alkane, bevorzugt niedere Alkane, enthalten, insbesondere verkapseln.
Erfindungsgemäß wird es weiterhin bevorzugt, wenn das Treibmittel die gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteile, insbesondere Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder niedere Alkane, vorzugsweise niedere Alkane, freisetzt, insbesondere unter erhöhten Temperaturen.
Hierbei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn das Treibmittel, insbesondere die expandierbaren Polymerpartikel, vorzugsweise Mikrohohlpartikel, die gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteile, vorzugsweise Kohlendioxid, Wasserdampf und/oder niedere Alkane, bevorzugt niedere Alkane, bei Temperaturen in einem Bereich von mehr als 115 °C, insbesondere mehr als 120 °C, vorzugsweise mehr als 125 °C, freisetzt.
Unter den erfindungsgemäß bevorzugt eingesetzten expandierbaren Polymerpartikeln bzw. Mikrohohlpartikeln werden dabei im Rahmen der vorliegenden Erfindung thermoplastische Sphären bzw. Mikrohohlkugeln verstanden, die ein Gas bzw. die vorgenannten gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteile umschließen bzw. enthalten. Unter der Zufuhr von Wärme dehnen sich die in den kugelförmigen expandierbaren Polymerpartikeln eingeschlossenen Bestandteile bzw. Substanzen aus und wechseln gegebenenfalls mit zunehmender Temperatur sukzessive vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand.
Durch den sich so aufbauenden Druck und die Wärmezufuhr weicht die Polymerpartikelhülle an und weitet sich auf, so dass in Folge der Expansion der verkapselten Substanz auch eine Expansion, sowie insbesondere auch teilweise Auflösung bzw. Zerstörung, der Polymerhülle stattfindet. Hierdurch kommt es schließlich zu einer deutlichen Volumensteigerung des die Polymerpartikel umgebenden nachwachsenden Rohstoffs, welcher durch die Freisetzung der verkapselten Bestandteile aus den Partikeln letztlich auftreibt und Schaumstrukturen ausbildet.
Die bevorzugte Verwendung von expandierbaren Polymerpartikeln im Rahmen der vorliegenden Erfindung erlaubt dabei insbesondere eine genaue Dosierung des Treibmittels und trägt maßgeblich zur Ausbildung von insbesondere feinzelligen sowie geschlossenzelligen Schäumen bei.
Erfindungsgemäß hat es sich hierbei insbesondere bewährt, wenn das Treibmittel, insbesondere die expandierbaren Polymerpartikel, vorzugsweise Mikrohohlpartikel, als gasförmige bzw. in den gasförmigen Zustand überführbare Bestandteile niedere Alkane ausgewählt aus der Gruppe von linearen und/oder verzweigten Propanen, Butanen, Pentanen, Hexanen, Heptanen, Octanen, Nonanen und deren Mischungen, insbesondere verzweigten Pentanen, Hexanen, Heptanen, Octanen und deren Mischungen, vorzugsweise 2,2,4-Trimethylpentan, 2-Methybutan und deren Mischungen, enthält.
Im Hinblick auf die weitere Zusammensetzung des erfindungsgemäßen Granulats hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin als vorteilhaft erwiesen, wenn das Granulat Wasser enthält.
Für den Fall, dass Wasser im erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat enthalten ist, hat es sich weiterhin bewährt, wenn das Granulat Wasser in Mengen von 5 bis 20 Gew.%, insbesondere 6 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 8 bis 12 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Wenn das Granulat Wasser, insbesondere in den vorgenannten bevorzugten Mengen enthält, so hat es sich erfindungsgemäß besonders bewährt, wenn die Menge des nachwachsenden Rohstoffes angepasst, insbesondere geringfügig gesenkt, wird. Dazu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Granulat den nachwachsenden Rohstoff in Mengen von 70 bis 95 Gew.%, insbesondere 75 bis 94 Gew.%, vorzugsweise 80 bis 92 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Erfindungsgemäß ist das im Granulat enthaltene Wasser dabei insbesondere in Form von Feuchtigkeit bzw. als Restfeuchte in der Stärke bzw. durch diese gebunden bzw. in dieser eingelagert. In diesem Zusammenhang ist es insbesondere überraschend sowie ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das erfindungsgemäße expandierbare Granulat unabhängig von seinem Wassergehalt eine hohe Haltbarkeit aufweist, d.h. über mehrere Wochen stabil unter normalen raumklimatischen Bedingungen lagerbar ist, und gleichsam seine Funktionalität, d.h. seine Expansionsfähigkeit, nicht einbüßt.
Weiterhin wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere beobachtet, dass gerade unter Zusatz von Wasser eine bessere und noch effizientere Verschäumung bzw. Expansion des erfindungsgemäßen Granulats erreicht werden kann. In diesem Sinne kann davon ausgegangen werden, dass - ohne sich auf diese Theorie festlegen zu wollen - das dem Granulat zugesetzte Wasser als eine Art Co-Treibmittel wirkt.
Weiterhin kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf die Zusammensetzung des expandierbaren Granulats vorgesehen sein, dass das Granulat, insbesondere biogene und/oder biologisch abbaubare, Additive, insbesondere ausgewählt aus der Gruppe von Verarbeitungshilfsmitteln, Weichmachern, Härtungsmittel, Stabilisatoren, Konservierungsmitteln, Farbstoffen oder deren Mischungen enthält.
Hierbei ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass sämtliche Additive auf Basis natürlicher, biologisch abbaubarer Rohstoffe erhältlich sind bzw. hieraus bestehen, so dass das erhaltene Granulat insgesamt weiterhin heimkompostiert werden kann. Erfindungsgemäß können die verwendeten Additive dabei ausgewählt sein aus Fettsäureestern, Polyvinylalkoholen, insbesondere aus nachwachsenden Rohstoffen, Sorbitol, Malzmehl, und deren Mischungen.
In diesem Zusammenhang hat es sich weiterhin bewährt, wenn das Granulat die Additive in Mengen von 0 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung kann es, insbesondere im Hinblick auf die Feststoffkomponenten, vorgesehen sein, dass das Granulat

(i) einen nachwachsenden Rohstoff, insbesondere in Mengen von 85 bis 99,9 Gew.%, und
(ii) ein partikuläres physikalisches Treibmittel, insbesondere in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%, und
(iii) gegebenenfalls Additive, insbesondere in Mengen von 0 bis 5 Gew.%,

Für diese bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten dabei alle vorgenannten Vorteile, Besonderheiten und weitere Ausführungen entsprechend.
Im Hinblick auf seine physikalische Beschaffenheit kann das erfindungsgemäße Granulat vielfältig gestaltet sein bzw. werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es jedoch besonders bevorzugt, wenn das Granulat ein Volumen im Bereich von 40 bis 65 mm³, insbesondere 45 bis 60 mm³, vorzugsweise 45 bis 55 mm³, bezogen auf die einzelnen Granulatpartikel, aufweist. Erfindungsgemäß wird es für die die Bestimmung des Volumens des Granulats bevorzugt, wenn entsprechend der Form des Granulats zunächst ein idealisierter Körper, wie bspw. etwa eine Kugel oder ein Ellipsoid, zu Grunde gelegt und das Granulat dann so vermessen wird, dass auf Basis der gemessenen relevanten Werte, d.h. bspw. Durchmesser, Seitenlängen, Höhen, Breiten oder Tiefen, das Volumen des Granulats anhand von im Allgemeinen bekannten Formeln für bspw. Kugeln oder Ellipsoide berechnet werden kann.
Darüber hinaus werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gute Ergebnisse erzielt, wenn das Granulat ein Expansionsvermögen in einem Bereich vom 2 bis 7-fachen, insbesondere 2,5 bis 6,5-fachen, vorzugsweise 2,75 bis 6-fachen seines ursprünglichen Volumens aufweist.
Dementsprechend ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das Granulat im expandierten Zustand ein Volumen im Bereich von 100 bis 350 mm³, insbesondere 110 bis 330 mm³, vorzugsweise 120 bis 310 mm³, bezogen auf die einzelnen Granulatpartikel, aufweist.
Im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, hat es sich, insbesondere im Hinblick auf Wasser-enthaltende Granulatzusammensetzungen, außerdem speziell bewährt, wenn das Granulat

(i) einen nachwachsenden Rohstoff, insbesondere in Mengen von 70 bis 95 Gew.%,
(ii) ein partikuläres physikalisches Treibmittel, insbesondere in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%,
(iii) Wasser, insbesondere in Mengen von 5 bis 20 Gew.%,

Gemäß einer noch weiter bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung hat es sich weiterhin, insbesondere im Hinblick auf Wasser-enthaltende Granulatzusammensetzungen, als vorteilhaft erwiesen, wenn das Granulat

(i) einen nachwachsenden Rohstoff, insbesondere in Mengen von 70 bis 95 Gew.%,
(ii) ein partikuläres physikalisches Treibmittel, insbesondere in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%,
(iii) Wasser, insbesondere in Mengen von 5 bis 20 Gew.%
(iv) Additive, insbesondere in Mengen von 0 bis 5 Gew.%,

Für diese bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gelten dabei alle vorgenannten Vorteile, Besonderheiten und weitere Ausführungen entsprechend.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das Granulat, insbesondere zumindest im Wesentlichen, frei ist von synthetischen, insbesondere hydrophoben, Polymeren und/oder Kunststoffen. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist hierunter insbesondere zu verstehen, dass dem erfindungsgemäßen Granulat mit Ausnahme des partikulären Treibmittels, welches zudem einen vergleichsweise geringen Anteil des Granulats ausmacht, vorzugsweise keine synthetischen Polymere oder Kunststoffe zugesetzt werden. Insbesondere der nachwachsende Rohstoff im Granulat ist hierbei bevorzugt gänzlich frei von Zusätzen auf Kunststoffbasis und weist vorzugsweise auch keine hydrophobe Modifikation auf Basis entsprechender Polymere auf. Somit soll erfindungsgemäß sichergestellt werden, dass das Granulat zuverlässig bioabbaubar, insbesondere heimkompostierbar, ist.
Erfindungsgemäß wird dabei unter einem synthetischen bzw. hydrophoben Polymer bzw. Kunststoff insbesondere ein derartiges Material verstanden, dass aus nichterneuerbaren oder auch aus nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden kann, jedoch nicht gänzlich natürlichen Ursprungs ist, wie es beispielsweise für Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET), oder mit diesen verwandten Kunststoffen, der Fall ist.
Schließlich hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Hinblick auf das erfindungsgemäße Granulat besonders bewährt, wenn das Granulat mittels Compoundierung, insbesondere mittels eines, vorzugsweise kontinuierlichen, Extrusionsprozesses, erhältlich ist.
Es zeigen die Figurendarstellungen gemäß

1A einen erfindungsgemäßen Schaumkörper aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung in der Draufsicht;
1B einen erfindungsgemäßen Schaumkörper aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung mit Blick auf dessen Unterseite;
1C einen erfindungsgemäßen Schaumkörper aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung in der Seitenansicht mit Blick auf die Oberseite;
1D einen erfindungsgemäßen Schaumkörper aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung in der Seitenansicht mit Blick auf die Unterseite;
2A einen erfindungsgemäßen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und „Unicell MS 190 D“ als partikulärem Treibmittel;
2B einen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und „Heco^® Foam 900 C“ als Treibmittel als Vergleichsbeispiel;
2C einen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und „Urea 46% N“ als Treibmittel als Vergleichsbeispiel;
2D einen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und einem 1 :1-Gemisch von „Heco^® Foam 900 C“ und „Urea 46% N“ als Treibmittel als Vergleichsbeispiel;
2E einen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und einem 1 :6-Gemisch von „Heco^® Foam 900 C“ und „Urea 46% N“ als Treibmittel als Vergleichsbeispiel;
2F einen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und einem 6:1-Gemisch von „Heco^® Foam 900 C“ und „Urea 46% N“ als Treibmittel als Vergleichsbeispiel;
3A einen erfindungsgemäßen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff mit „Poval LM-20“-Polyvinylalkohol als Additiv;
3B einen erfindungsgemäßen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff mit „Poval LM-30“-Polyvinylalkohol als Additiv;
3C einen erfindungsgemäßen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff mit Sorbitol als Additiv;
4A einen Vergleichs-Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff, der mittels eines bereits expandierten Granulats erzeugt wurde;
4B einen erfindungsgemäßen Schaumkörper auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff der aus einem erfindungsgemäßen, nichtvorexpandierten Granulat erzeugt wurde;
5 beispielhafte sowie erfindungsgemäße expandierbare Granulate im Vergleich, sowohl im nichtexpandierten als auch im expandierten Zustand;
6 Mikroskopieaufnahmen der Schaumzellenstruktur von Schaumkörpern auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff ohne Treibmittel (A), mit „Urea 46% N“ als Treibmittel (B) oder erfindungsgemäß mit „Unicell MS 190 D“ als partikulärem physikalischem Treibmittel (C);
7 Mikroskopieaufnahmen der Schaumzellenstruktur im Randbereich von erfindungsgemäßen Schaumkörpern auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff und „Unicell MS 190 D“ bzw. „Tracel MB 121 FG“ als partikulärem physikalischem Treibmittel;
8 eine schematische Darstellung eines mehrteiligen Schaumkörpers, welcher durch einfache Verklebung zweier Seitenflächen miteinander erhalten werden kann;
9 einen Überblick über das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Schaumkörpern aus einem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung;

Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Verfahren zur Herstellung eines, insbesondere erfindungsgemäßen, expandierbaren Granulats, wobei das Granulat mittels Compoundierung eines nachwachsenden Rohstoffs und eines partikulären physikalischen Treibmittels, insbesondere mittels eines, vorzugsweise kontinuierlichen, Extrusionsprozesses eines nachwachsenden Rohstoffs und eines partikulären physikalischen Treibmittels, hergestellt wird.
Erfindungsgemäß hat es sich dabei insbesondere bewährt, wenn die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, bei Temperaturen von weniger als 140 °C, insbesondere weniger als 130 °C, vorzugsweise weniger als 120 °C, durchgeführt wird.
Noch weiter bevorzugt wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, wenn die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, bei Temperaturen in einem Bereich von 40 bis 140 °C, insbesondere 60 bis 130 °C, vorzugsweise 70 bis 120 °C, durchgeführt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es somit also insbesondere vorgesehen, dass die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, bei vergleichsweise moderaten Temperaturen durchgeführt wird, was speziell den Vorteil hat, dass im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens auf insbesondere energieeffiziente Weise ein expandierbares Granulat hergestellt werden kann, sodass auch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung unter Umweltaspekten als positiv bewertet werden kann.
Darüber hinaus kann bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei den bevorzugten vorgenannten Temperaturen sichergestellt werden, dass eine vorzeitige Expansion des expandierbaren Granulats, insbesondere des partikulären physikalischen Treibmittels, ausbleibt bzw. nicht erfolgt, wobei diese erfindungsgemäß im Rahmen des Herstellungsverfahrens auch nicht erwünscht ist. Vielmehr ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere vorgesehen, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein derartiges Granulat erhalten wird, das noch expansionsfähig ist und dementsprechend eine insbesondere kompakte und dichte innere Struktur aufweist, welche sich weiterhin durch eine vorzugsweise gleichmäßige und abgeschlossene Außenoberfläche auszeichnet.
Demgegenüber ist es im Stand der Technik üblicherweise vorgesehen, dass vergleichbare, bspw. stärkehaltige, Zusammensetzungen direkt im Zuge des Extrusionsprozesses bzw. der Compoundierung verschäumt werden. Hierdurch wird allerdings die Flexibilität des Schäumprozesses bzw. der mit dem Schaumprozess zugänglichen Erzeugnisse erheblich eingeschränkt, da regelmäßig nur dünne Schaumplatten oder -stränge erhalten werden können.
Diesen Nachteil überwindet die vorliegende Erfindung auf Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere dadurch, dass das erfindungsgemäße expandierbare Granulat im Rahmen der Compoundierung bzw. insbesondere des Extrusionsprozesses noch nicht expandiert bzw. verschäumt, sondern lediglich extrudiert und granuliert wird. Dies ist insbesondere nicht selbstverständlich, da speziell das Unterdrücken einer vorzeitigen Verschäumung besondere prozesstechnische Ansprüche an den Extrusions- und Granulierungsschritt stellt, insbesondere im Hinblick auf die hierbei angewandten Temperaturen und Drücke.
Die vorliegende Erfindung macht es sich insbesondere zum Vorteil, dass sie anstelle einer direkten Verschäumung im Rahmen der Compoundierung bzw. des Extrusionsprozesses auf ein flexibleres, mehrstufiges Verfahren setzt, im Rahmen dessen zunächst ein expandierbares Granulat hergestellt wird, welches dann beliebig zu einem späteren Zeitpunkt expandiert werden kann, beispielsweise insbesondere zu Schaumkörpern, deren Form, Geometrie, Struktur sowie Eigenschaften dann entsprechend bedarfsgerecht variabel eingestellt und aufgesetzt werden können.
Hierbei hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bewährt, wenn die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, in einem Extruder durchgeführt wird. Im Hinblick auf die Wahl des Extruders können erfindungsgemäß die dem Fachmann üblicherweise geläufigen Extruder, d.h. bspw. Schneckenextruder, Doppelschneckenextruder oder auch Planetwalzenextruder, verwendet werden. Besonders bevorzugt wird es im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens jedoch, wenn die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, in einem Doppelschneckenextruder durchgeführt wird.
Im Hinblick auf den Verfahrensablauf kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel voneinander getrennt bereitgestellt und/oder separat voneinander in den Extruder eingebracht werden. Gleichfalls ist es bevorzugt auch möglich, dass eine Trockenmischung des Rohstoffs und des Treibmittels bereitgestellt wird und/oder der Rohstoff und das Treibmittel gemeinsam in den Extruder eingebracht werden. Die Verwendung einer Trockenmischung hat dabei den Vorteil, dass diese vorab, und insbesondere auch auf Vorrat, hergestellt werden kann, sodass über mehrere Chargen hinweg mit wenig Aufwand im Vorfeld eine gleichbleibende Granulatzusammensetzung und -qualität erreicht werden kann.
Hierbei hat es sich für das erfindungsgemäße Verfahren als vorteilhaft erwiesen, wenn der nachwachsende Rohstoff in partikulärer Form bereitgestellt wird, insbesondere in Form von Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße in einem Bereich von 10 bis 100 µm, vorzugsweise 20 bis 70 µm.
Auch ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das Treibmittel in Form von Partikeln mit einer mittleren Partikelgröße in einem Bereich von 15 bis 45 µm, insbesondere 20 bis 30 µm, vorzugsweise 25 bis 35 µm, bereitgestellt wird.
Es werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung außerdem besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel in einem gewichtsbezogenen Verhältnis von nachwachsendem Rohstoff zu Treibmittel in einem Bereich von 10:1 bis 100:0,1, insbesondere 20:1 bis 100:0,5, vorzugsweise 25:1 bis 100:1, bereitgestellt bzw. miteinander gemischt werden.
Im Hinblick auf den Prozessablauf hat es sich für das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere unabhängig von der Art und Weise des Bereitstellens und Einbringens von Rohstoff und Treibmittel, bewährt, wenn der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel in dem Extruder kontinuierlich miteinander vermischt werden, insbesondere in eine homogene Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, überführt werden.
Erfindungsgemäß wird unter einer homogenen Mischung, bspw. einer Pulvermischung aus nachwachsendem Rohstoff und partikulärem Treibmittel, insbesondere eine derartige Mischung verstanden, in welcher die Mischungsbestandteile in hohem Maße gleichmäßig verteilt vorliegen. Insbesondere weisen solche Mischungen vorzugsweise keine unterschiedlichen Ortskonzentrationen der einzelnen Bestandteile auf.
Für das erfindungsgemäße Verfahren kann es nun weiterhin vorgesehen sein, dass der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene Pulvermischung, in dem Extruder mit Wasser versetzt, insbesondere damit zu einer, insbesondere viskosen bzw. pastösen, Mischung umgesetzt, werden.
Die erhaltene, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff, Wasser und partikulärem Treibmittel kann - ohne sich hierauf beschränken zu wollen - auch als Dispersion aufgefasst werden, wobei der nachwachsende Rohstoff, wie bspw. Stärke, und Wasser als homogene Mischung das Dispersionsmedium bilden und das partikuläre Treibmittel die disperse Phase darstellt. Es wird dementsprechend unter einer Dispersion im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen verstanden. Unlösliche Bestandteile bzw. Stoffe, wie bspw. das eingesetzte partikuläre Treibmittel und/oder weitere gegebenenfalls zugesetzte Additive, welche auch als disperse Phase bezeichnet werden können, liegen fein in einem weiteren, insbesondere kontinuierlichen Stoff bzw. Stoffgemisch verteilt vor, welcher bzw. welches im Rahmen der vorliegenden Erfindung bspw. eine viskose bzw. pastöse Rohstoff-Wasser-Mischung ist. Unter einer viskosen bzw. pastösen Mischung oder einem viskosen bzw. pastösen Gemisch wird erfindungsgemäß weiterhin eine insbesondere zähflüssige bzw. nur wenig fließfähige Zusammensetzung verstanden.
Erfindungsgemäß verläuft der Mischvorgang vorzugsweise also derart, dass eine, insbesondere homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, aus nachwachsendem Rohstoff und partikulärem Treibmittel in dem Extruder mit Wasser versetzt wird, woraufhin das Wasser in dem nachwachsenden Rohstoff verteilt, insbesondere gelöst, wird. Dadurch kann eine Plastifizierung des nachwachsenden Rohstoffs, insbesondere bspw. der Stärke, erreicht werden, sodass eine kontinuierliche, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff und Wasser erhalten werden kann. Gleichfalls wird in dem Extruder durch kontinuierliches Vermengen erreicht, dass das Treibmittel gleichmäßig in der Rohstoff-Wasser-Mischung verteilt, insbesondere dispergiert, wird. Auf diese Weise kann insgesamt eine gleichmäßig bzw. gleichförmig verteilte, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff, partikulärem Treibmittel und Wasser erhalten werden.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es weiterhin vorzugsweise vorgesehen, dass die, insbesondere homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, des nachwachsenden Rohstoffs und des Treibmittels und/oder die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung des nachwachsenden Rohstoffs, Treibmittels und Wassers zu dem expandierbaren Granulat extrudiert, insbesondere extrudiert und granuliert, wird.
Hierbei kann es im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin vorteilhaft sein, wenn dem nachwachsenden Rohstoff und/oder dem Treibmittel, insbesondere der, insbesondere homogenen, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, des nachwachsenden Rohstoffs und des Treibmittels und/oder der, insbesondere viskosen bzw. pastösen, Mischung des nachwachsenden Rohstoffs, Treibmittels und Wassers, Additive zugegebenen werden.
In diesem Fall hat es sich insbesondere bewährt, wenn die Additive in Mengen von 0 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Zusammensetzung, zugegeben werden.
Im Hinblick auf den Extrusionsvorgang werden im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens nun besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Extrusion, insbesondere Granulierung, bei einem Druck in einem Bereich von 10 bis 120 bar, insbesondere 20 bis 80 bar, vorzugsweise 25 bis 70 bar, durchgeführt wird.
Weiterhin hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, wenn die Extrusion, insbesondere Granulierung, mittels Heißabschlag durchgeführt wird, insbesondere bei einer Drehzahl in einem Bereich von 200 bis 500 rpm, vorzugsweise 300 bis 450 rpm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird insbesondere unter Verwendung der vorgenannten bevorzugten Prozessparameter ein ellipsoid-, linsen- bzw. kugelförmiges, kompaktes Granulat erhalten, welches sich durch eine gleichmäßige und abgeschlossene Oberflächenstruktur auszeichnet. Auf Basis dieser besonderen Beschaffenheit des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats kann auch die vorteilhafte längere Haltbarkeit des Granulats, welche im Bereich von mehreren Wochen bis Monaten liegen kann, erklärt werden. Insbesondere ungeachtet eines etwaigen Gehalts an Wasser, insbesondere in Form von Feuchtigkeit bzw. Restfeuchte, tritt unter standardraumklimatischen Bedingungen beispielsweise keine Schimmelbildung auf dem erfindungsgemäßen Granulat, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlich ist, auf.
Im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es bevorzugt vorgesehen, dass in einem ersten Prozessschritt (A) der Compoundierung, insbesondere des Extrusionsprozesses, der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel voneinander getrennt oder in Form einer Trockenmischung bereitgestellt werden und/oder dass der Rohstoff und das Treibmittel separat voneinander oder gemeinsam in eine erste Verfahrenszone des Extruders eingebracht werden.
Hierbei hat es sich insbesondere bewährt, wenn der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel in der ersten Verfahrenszone des Extruders erwärmt werden, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von 20 bis 90 °C, insbesondere 45 bis 85 °C, vorzugsweise unter kontinuierlichem Vermischen.
Erfindungsgemäß kann die erste Verfahrenszone auch als Einzugszone eines Extruders aufgefasst bzw. als solche bezeichnet werden.
Weiterhin werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung gute Ergebnisse erhalten, wenn in einem auf den ersten Prozessschritt folgenden zweiten Prozessschritt (B) der Compoundierung, insbesondere des Extrusionsprozesses, der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, in eine zweite Verfahrenszone des Extruders gefördert werden.
In diesem Zusammenhang ist es vorzugsweise vorgesehen, dass der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, in der zweiten Verfahrenszone des Extruders mit Wasser versetzt werden. Die zweite Verfahrenszone kann daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Mischzone aufgefasst bzw. als solche bezeichnet werden.
Dazu hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn in der zweiten Verfahrenszone des Extruders das Wasser bei Temperaturen in einem Bereich von 95 bis 110 °C, insbesondere 95 bis 105 °C, zugesetzt wird.
Darüber hinaus wird es erfindungsgemäß bevorzugt, wenn das Wasser in einem Verhältnis von Wasser zu nachwachsendem Rohstoff, von 1 : 2 bis 1 : 6, insbesondere 1 : 2,5 bis 1 : 5, vorzugsweise 1 : 2 bis 1 : 4, zugesetzt wird.
Des Weiteren hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft ergeben, wenn in einem auf den zweiten Prozessschritt folgenden dritten Prozessschritt (C) der Compoundierung, insbesondere des Extrusionsprozesses, der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, mit dem Wasser zu einer, insbesondere viskosen bzw. pastösen, Mischung umgesetzt werden.
Dazu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Umsetzung zu der, insbesondere viskosen bzw. pastösen, Mischung bei Temperaturen in einem Bereich von 105 bis 120 °C, insbesondere 105 bis 115 °C, durchgeführt wird.
Weiterhin hat es im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens insbesondere bewährt, wenn in einem auf den dritten Prozessschritt folgenden vierten Prozessschritt (D) der Compoundierung, insbesondere des Extrusionsprozesses, die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung, aus nachwachsendem Rohstoff, Treibmittel und Wasser in eine dritte Verfahrenszone des Extruders gefördert wird.
In diesem Zusammenhang werden insbesondere gute Ergebnisse erhalten, wenn die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff, Treibmittel und Wasser in der dritten Verfahrenszone des Extruders komprimiert und gekühlt wird, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von 95 bis 110 °C, vorzugsweise 95 bis 105 °C. Die dritte Verfahrenszone kann somit im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch als Kompressions- bzw. Austragszone aufgefasst bzw. als solche bezeichnet werden.
Weiterhin ist es im Rahmen dieser bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorzugsweise vorgesehen, dass in einem auf den vierten Prozessschritt folgenden fünften Prozessschritt (E) der Compoundierung, insbesondere des Extrusionsprozesses, die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff, Treibmittel und Wasser extrudiert und zu dem expandierbaren Granulat granuliert wird.
Dazu hat es sich als besonders geeignet erwiesen, wenn die Extrusion bei einem Druck in einem Bereich von 10 bis 120 bar, insbesondere 20 bis 80 bar, vorzugsweise 25 bis 70 bar, durchgeführt wird.
Darüber hinaus werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders gute Ergebnisse erhalten, wenn die Granulierung mittels Heißabschlag durchgeführt wird, insbesondere bei einer Drehzahl in einem Bereich von 200 bis 500 rpm, vorzugsweise 300 bis 450 rpm.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Zusammenhang mit der zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, hat es sich insbesondere als zentraler bzw. maßgeblicher Aspekt erwiesen, dass das zuvor beschriebene Temperaturprofil bestmöglich eingehalten wird, um insbesondere eine vorzeitige Expansion des hergestellten Granulats zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich außerdem bewährt, wenn das expandierbare Granulat mittels Compoundierung, insbesondere mittels eines, vorzugsweise kontinuierlichen, Extrusionsprozesses, erhalten wird, wobei

(I) in einem ersten Prozessschritt (A) der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel voneinander getrennt oder in Form einer Trockenmischung bereitgestellt werden und/oder wobei der Rohstoff und das Treibmittel separat voneinander oder gemeinsam in eine erste Verfahrenszone des Extruders eingebracht und erwärmt werden, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von 20 bis 90 °C, insbesondere 45 bis 85 °C, und
(II) in einem zweiten Prozessschritt (B) der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, in eine zweite Verfahrenszone des Extruders gefördert und mit Wasser versetzt werden, und
(III) in einem dritten Prozessschritt (C) der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, mit dem Wasser zu einer, insbesondere viskosen bzw. pastösen, Mischung umgesetzt werden, und
(IV) in einem vierten Prozessschritt (D) die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung, aus nachwachsendem Rohstoff, Treibmittel und Wasser in eine dritte Verfahrenszone des Extruders gefördert und komprimiert und gekühlt wird, insbesondere auf Temperaturen in einem Bereich von 95 bis 110 °C, vorzugsweise 95 bis 105 °C, und
(V) in einem fünften Prozessschritt (E) die, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung aus nachwachsendem Rohstoff, Treibmittel und Wasser extrudiert und zu dem expandierbaren Granulat granuliert wird.

Für weitere Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren Granulats kann auf die obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat verwiesen werden, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen, expandierbaren Granulats zur Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, expandierter Granulate.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden expandierten Granulats, wobei ein, insbesondere erfindungsgemäßes bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliches, expandierbares, einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthaltendes Granulat bereitgestellt und expandiert wird.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es dabei vorzugsweise vorgesehen, dass die Expansion des expandierbaren Granulats in Gegenwart erhöhter Temperaturen, insbesondere mittels Heißluft, vorzugsweise mittels zirkulierender Heißluft, durchgeführt wird. Auf diese Weise kann zielgerichtet eine gleichmäßige und insbesondere auch gleichzeitige Expansion des Granulats bzw. insbesondere des im Granulat enthaltenen partikulären Treibmittels erreicht werden, sodass vorteilhafterweise ein feines und einheitliches Porenbild im expandierten Granulat erhalten werden kann.
In diesem Zusammenhang hat es sich weiterhin bewährt, wenn die Expansion bei Temperaturen in einem Bereich von mehr als 150 °C, insbesondere mehr als 160 °C, vorzugsweise mehr als 170 °C, bevorzugt mehr als 175 °C, durchgeführt wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es außerdem bevorzugt, wenn das expandierte Granulat insbesondere kugelförmig bzw. ellipsoid oder auch linsenförmig ausgebildet ist. Dementsprechend ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Expansion drucklos, d.h. bei Atmosphärendruck, durchgeführt wird. So kann eine insbesondere gleichmäßige Ausdehnung des Granulats in alle Raumrichtungen bestmöglich sichergestellt werden.
Was nun die Dauer anbelangt, innerhalb welcher die Expansion des Granulats erreicht wird, so kann diese variieren. Besonders gute Ergebnisse werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung dann erzielt, wenn die Expansion über eine Dauer von 20 bis 200 Sekunden, insbesondere 30 bis 180 Sekunden, vorzugsweise 45 bis 150 Sekunden, durchgeführt wird. Dementsprechend kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung bzw. auf Basis des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats innerhalb sehr kurzer Zeit das expandierte Granulat erhalten werden.
Für weitere Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen Verfahren kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein, insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat erhältliches, biologisch abbaubares, auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes expandiertes Granulat.
Das erfindungsgemäße expandierte Granulat zeichnet sich dabei gegenüber bekannten Granulaten aus dem Stand der Technik durch eine insbesondere homogene und feinporige Schaumstruktur aus. Die Ausbildung dieser feinporigen und gleichmäßigen Schaumstruktur kann dabei maßgeblich auf die Zusammensetzung des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats zurückgeführt werden, welche insbesondere eine gleichförmige und einheitliche Expansion ermöglicht.
Auf Grundlage dieser vorteilhaften Beschaffenheit zeichnet sich das erfindungsgemäße expandierte Granulat weiterhin durch eine insbesondere vergleichsweise hohe integrale Stabilität aus, so dass es bspw. Druckbelastungen gut widerstehen kann. Daher eignet sich das erfindungsgemäße expandierte Granulat etwa hervorragend als loses Füllmaterial bzw. Verpackungsmaterial, welches auf Grund seiner Zusammensetzung nach Gebrauch auch leicht und umweltfreundlich entsorgt werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Verwendung des erfindungsgemäßen expandierten Granulats liegt im Baubereich, wo es sich auf Grund seiner geringen Dichte und Zusammensetzung als Dämmmaterial anbietet.
Dabei kann das erfindungsgemäße Granulat, insbesondere im Hinblick auf seine physikalische Beschaffenheit, vielfältig gestaltet sein bzw. werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird es in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn das Granulat ein Volumen im Bereich von 100 bis 500 mm³, insbesondere 110 bis 400 mm³, vorzugsweise 120 bis 350 mm³, bezogen auf die einzelnen Granulatpartikel, aufweist.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass das expandierte Granulat kugelförmig, linsenförmig oder ellipsoid, insbesondere kugelförmig oder ellipsoid, ausgebildet ist.
Im Hinblick auf die Zusammensetzung des expandierten Granulats stimmt diese im Wesentlichen mit der Zusammensetzung des expandierbaren Granulats überein. Insbesondere lediglich in Bezug auf den Wassergehalt ergeben sich Unterschiede zwischen expandierbarem und expandiertem Granulat, da das im expandierbaren Granulat unter Umständen enthaltene Wasser im Zuge des Expansionsprozesses, gemeinsam mit den im partikulären Treibmittel enthaltenen gasförmigen bzw. in den gasförmigen Zustand überführbaren Bestandteilen, entweicht. Als besonders vorteilhaft hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung letztlich erwiesen, wenn das expandierte Granulat zu mehr als 90 %, insbesondere mehr als 93 %, vorzugsweise mehr als 95 % aus dem nachwachsenden Rohstoff besteht.
Für weitere Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen expandierten Granulat kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße expandierte Granulat entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen, expandierten Granulats im Baubereich, insbesondere als Dämmmaterial bzw. dämmendes Füllmaterial, und/oder im Verpackungsbereich, insbesondere als Verpackungsmaterial, Füllmaterial und/oder Polstermaterial.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen, expandierbaren Granulats zur Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, Schaumkörper.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Schaumkörpers, wobei ein, insbesondere erfindungsgemäßes bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliches, expandierbares, einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthaltendes Granulat bereitgestellt und zu einem Schaumkörper umgesetzt wird.
Hierbei hat es sich erfindungsgemäß insbesondere bewährt, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, durchgeführt wird.
Dabei werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere gute Ergebnisse erhalten, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper bei einer Temperatur in einem Bereich von mehr als 120 °C, insbesondere mehr als 150 °C, vorzugsweise mehr als 170 °C, durchgeführt wird.
Gleichfalls hat es sich insbesondere als vorteilhaft erwiesen, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper bei einem Druck in einem Bereich von 20 bis 40 bar, insbesondere 22 bis 35 bar, vorzugsweise 23 bis 30 bar, durchgeführt wird.
Insbesondere von Vorteil ist es hierbei erfindungsgemäß, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper, insbesondere die Einwirkung von Druck und/oder Temperatur, vorzugsweise Druck und Temperatur, über eine Dauer von 70 bis 250 s, insbesondere 90 bis 220 s, vorzugsweise 100 bis 200 s, durchgeführt wird.
Dabei hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper in einer Vorrichtung zur Erzeugung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, durchgeführt wird.
In diesem Zusammenhang wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bevorzugt, wenn die Umsetzung zum Schaumkörper mittels eines Pressvorgangs, insbesondere in einem Presswerkzeug, vorzugsweise in einer Plattenpresse, durchgeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich speziell bewährt, wenn in einem ersten Verfahrensschritt (a), insbesondere des Pressvorgangs, das Granulat in die Vorrichtung zur Erzeugung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, vorzugsweise ein Presswerkzeug, eingebracht wird.
Weiterhin wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung gemäß dieser bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt, wenn in einem auf den ersten Schritt folgenden zweiten Verfahrensschritt (b), insbesondere des Pressvorgangs, das Granulat in der Vorrichtung zur Erzeugung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, vorzugsweise dem Presswerkzeug, unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, insbesondere erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, zu einem Schaumkörper umgesetzt wird.
Im Rahmen dieser bevorzugten Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat es sich außerdem bewährt, wenn in einem auf den zweiten Schritt folgenden dritten Verfahrensschritt (c), insbesondere des Pressvorgangs, der Druck und/oder die Temperatur, insbesondere der Druck und die Temperatur, gesenkt werden.
Hierbei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Granulat infolge der Senkung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, expandiert wird.
Es ist ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, dass das expandierte Granulat, welches zum Schaumkörper umgesetzt wird, simultan im Rahmen des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens, d.h. im Zuge der Expansion, aushärtet, so dass insbesondere eine Nachexpansion des erhaltenen Schaumkörpers bzw. des expandierten Granulats vermieden werden kann. Gleichermaßen bildet sich durch die simultane bzw. instantane Aushärtung des expandierten Granulats in dem erhaltenen Schaumkörper eine gleichmäßige sowie abgeschlossene Oberfläche mit einer insbesondere geschlossenzelligen Struktur aus, welche sich zusätzlich durch eine insbesondere gleichmäßig ausgebildete Außenhaut auszeichnet.
Auf dieser Basis lässt sich insbesondere die Haltbarkeit des erhaltenen Schaumkörpers positiv beeinflussen, da beispielsweise der Zutritt von Wasser sowie insbesondere auch Schimmelpilzen oder Bakterien durch die abgeschlossene Oberfläche erschwert wird. Dementsprechend wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung, insbesondere im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumkörpers, ein insbesondere haltbarer Schaumkörper erhalten, ungeachtet des Aspektes, dass dieser insbesondere weitestgehend bzw. zumindest im Wesentlichen auf Basis eines nachwachsenden Rohstoffs, vorzugsweise Stärke, basiert ist.
Durch die auf Grundlage der erfindungsgemäßen Verfahrensführung erzeugten, insbesondere feinporigen und geschlossenzelligen Schaumstruktur im erfindungsgemäßen Schaumkörper kann weiterhin ein sehr stabiles und belastbares Erzeugnis erhalten werden. Im Vergleich zu herkömmlichen Schäumen des Standes der Technik können im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere auch dickwandige Schaumteile erzeugt werden, was speziell mit einstufigen Extrusions- und Schäumverfahren, wie sie im Stand der Technik in der Mehrheit angewendet werden, nicht möglich ist. Damit eröffnet die vorliegende Erfindung insgesamt ein neues sowie insbesondere weitreichendes Anwendungsfeld von erfindungsgemäßen Schaumkörpern, welche auf Basis des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens vielfältig und bedarfsgerecht gestaltet sowie angepasst werden können.
Erfindungsgemäß ist es im Rahmen einer noch weiter bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nun insbesondere vorgesehen, dass die Umsetzung des expandierbaren Granulats zum Schaumkörper unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, vorzugsweise mittels eines Pressvorgangs, durchgeführt wird, wobei
in einem ersten Verfahrensschritt (a) das Granulat in die Vorrichtung zur Erzeugung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, vorzugsweise das Presswerkzeug, eingebracht wird, und
in einem zweiten Schritt (b) das Granulat unter erhöhtem Druck und/oder erhöhter Temperatur, insbesondere erhöhtem Druck und erhöhter Temperatur, zum Schaumkörper umgesetzt wird, und
in einem dritten Schritt (c) der Druck und/oder die Temperatur, insbesondere der Druck und die Temperatur, gesenkt werden, insbesondere wobei das Granulat infolge der Senkung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, expandiert wird.
Für weitergehende Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren Schaumkörpers kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren entsprechend gelten.
Weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist ein, insbesondere nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat erhältlicher, biologisch abbaubarer, auf nachwachsenden Rohstoffen basierender Schaumkörper.
Erfindungsgemäß ist es dabei insbesondere bevorzugt, wenn der Schaumkörper zu mehr als 90 %, insbesondere mehr als 93 %, vorzugsweise mehr als 95 % aus dem nachwachsenden Rohstoff besteht.
Darüber hinaus zeichnet sich der Schaumkörper nach der vorliegenden Erfindung vorzugsweise dadurch aus, dass der Schaumkörper eine Druckfestigkeit von mehr als 120 kPa, insbesondere mehr als 130 kPa, vorzugsweise mehr als 135 kPa, aufweist.
Weiterhin ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen, dass der Schaumkörper eine Formteildichte in einem Bereich von 50 bis 200 kg/m³, insbesondere 55 bis 175 kg/m³, vorzugsweise 60 bis 150 kg/m³, aufweist. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung erfolgt die Dichtebestimmung dabei vorzugsweise durch Bestimmung des Gewichts und Berechnung des Volumens der Schaumkörper. Dafür können entsprechend der Form des Schaumkörpers idealisierte Körper, wie bspw. etwa Quader, Würfel, Kugeln oder Ellipsoide, angenommen bzw. die Schaumkörper in eine der vorgenannten Formen gebracht werden. Anschließend werden die Schaumkörper vermessen, sodass auf Basis der gemessenen relevanten Werte, d.h. bspw. Seitenlängen, Höhen, Breiten oder Tiefen, das Volumen anhand von im Allgemeinen bekannten Formeln berechnet werden kann.
Für weitergehende Einzelheiten zu dem erfindungsgemäßen Schaumkörper kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf den erfindungsgemäßen Schaumkörper entsprechend gelten.
Wiederum weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat erhältlichen, biologisch abbaubaren Schaumkörpers als Baustoff, insbesondere als, vorzugsweise temporärer, Abstandshalter, vorzugsweise temporäre, Stützstruktur, vorzugsweise löslicher, Kern, bevorzugt für hohle Verbundteile, Sandwichverbundteile, Leichtbauteile, Leichtbaukonstruktionen.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat erhältlichen, biologisch abbaubaren Schaumkörpers im Verpackungsbereich, insbesondere als Verpackungsmaterial, Füllmaterial und/oder Polstermaterial. In diesem Zusammenhang kann insbesondere auch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Schaumkörpers mit Folien, insbesondere mit oder ohne zusätzliche Laminierung oder Kaschierung, vorgesehen sein.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Schließlich weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung - gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung - ist die Verwendung eines, insbesondere erfindungsgemäßen bzw. nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat erhältlichen, biologisch abbaubaren Schaumkörpers im Heimwerk- und Bastelbereich, insbesondere als Dekor- und Bastelmaterial.
Für weitere Einzelheiten zu der erfindungsgemäßen Verwendung kann auf die obigen Ausführungen zu den übrigen Erfindungsaspekten verwiesen werden, welche in Bezug auf die erfindungsgemäße Verwendung entsprechend gelten.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der Figurendarstellung durch bevorzugte Ausführungsformen in nicht beschränkender Weise erläutert.
Es zeigt 1A einen erfindungsgemäßen Schaumkörper, der aus dem expandierbaren Granulat nach der vorliegenden Erfindung bzw. gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Schaumkörpers auf Basis nachwachsender Rohstoffe erhältlich ist. Als bevorzugter nachwachsender Rohstoff wird für den Schaumkörper gemäß den 1A bis 1D, insbesondere native, Stärke, vorzugsweise aus Kartoffeln, verwendet. Als bevorzugtes partikuläres Treibmittel werden expandierbare Polymerpartikel, wie beispielsweise „Unicell MS 190 D“ oder „Tracel MB 121 FG“ eingesetzt. Diese bevorzugten Treibmittel enthalten niedere Alkane, insbesondere verzweigte Pentane bzw. Octane, vorzugsweise 2,2,4-Trimethylpentan oder 2-Methybutan bzw. deren Mischung. Speziell beinhalten Polymerpartikel vom Typ „Unicell MS 190 D“ eine Kombination aus 2,2,4-Trimethylpentan (≥15 - <20 %) und 2-Methylbutan (≥5 - <10 %) und Polymerpartikel vom Typ „Tracel MB 121 FG“ 2-Methylbutan (≥15 - 20 %). Die Polymerpartikelhülle der Partikel enthält bzw. besteht bspw. aus einem Acrylonitril / Methacrylonitril / Methylmethacrylat-Copolymer (≥70 - <80 %).
In der 1A sowie den zugehörigen 1B bis 1D ist insbesondere zu erkennen, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung speziell dickwandige sowie gleichfalls kompakte Schaumkörper erhalten werden können. Dieser Vorteil der vorliegenden Erfindung beruht maßgeblich insbesondere darauf, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung zunächst ein expandierbares Granulat hergestellt bzw. bereitgestellt wird und dieses dann in einem nachfolgenden, insbesondere zeitlich getrennten, Schritt zum erfindungsgemäßen Schaumkörper verschäumt und expandiert wird. Auf diese Weise kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung speziell auf die Form, Beschaffenheit, Geometrie, Struktur sowie Stabilität des erhaltenen Schaumkörpers Einfluss genommen werden.
Dabei wird es im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bevorzugt, wenn das erfindungsgemäße expandierbare Granulat, welches nachfolgend zum erfindungsgemäßen Schaumkörper expandiert werden kann, im Hinblick auf seine Beschaffenheit bzw. Zusammensetzung lediglich den nachwachsenden Rohstoff, bspw., insbesondere native, Stärke, vorzugsweise aus Kartoffeln, das partikuläre Treibmittel, wie beispielsweise expandierbare Polymerpartikel, sowie gegebenenfalls Wasser enthält. Der Zusatz von Wasser zum expandierbaren Granulat kann dabei insbesondere den Vorteil haben, dass das Wasser als unterstützendes Treibmittel im Rahmen des Expansionsprozesses zum erfindungsgemäßen Schaumkörper wirkt.
Für den erhaltenen erfindungsgemäßen Schaumkörper ist es wiederum im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt vorgesehen, dass dieser den nachwachsenden Rohstoff, beispielsweise, insbesondere native, Stärke, vorzugsweise aus Kartoffeln, in Mengen von mehr als 95 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtzusammensetzung des Schaumkörpers, aufweist.
Die 2A bis 2F geben einen Überblick darüber, wie sich der Zusatz unterschiedlicher Treibmittel auf die Schäumungs- und Expansionseigenschaften des expandierbaren Granulats auswirken kann. In der 2A ist dabei ein erfindungsgemäßer Schaumkörper dargestellt, der auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff sowie dem erfindungsgemäß bevorzugten partikulären physikalischen Treibmittel „Unicell MS 190 D“ gebildet ist. Ebenso wie in den 1A bis 1D ist auch in der 2A zu erkennen, dass auf Basis dieser Zusammensetzung des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats kompakte sowie einheitliche und von einer feinwie geschlossenzellig ausgeprägten Schaumstruktur geprägte Schaumkörper erhalten werden.
In den 2B bis 2F sind Vergleichsbeispiele von Schaumkörpern dargestellt, die aus Granulaten auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff sowie den chemischen Treibmitteln „Heco^® Foam 900 C“ und „Urea 46% N“ erhalten wurden. Für diese Varianten ist zu erkennen, dass die Verschäumung des Granulats weniger konsistent verläuft, sodass uneinheitliche Schaumkörper mit einem inhomogenen Schaumzellenprofil erhalten werden. Zum Teil kann ein Kollabieren der Schaumstruktur beobachtet werden (vgl. 2D) bzw. eine zu starke Expansion und Aufblähung des Granulats, sodass Hohlräume und Ausrisse resultieren (vgl. 2C und 2F).
Insgesamt kann mit chemischen Treibmitteln kein so gleichmäßiger und einheitlicher Verschäumungsgrad erreicht werden, wie dies für erfindungsgemäße Granulate der Fall ist. So kann etwa auch den 2B und 2E entnommen werden, dass die Expansion von Granulaten mit chemischen Treibmitteln teils schwerfällig verläuft, sodass uneinheitlich ausgebildete und strukturell wenig integre Schaumkörper erhalten werden. Expandierbare Granulate nach der vorliegenden Erfindung weisen demgegenüber überlegene Eigenschaften auf.
In den 3A bis 3C ist der Einfluss von Additiven, welche dem expandierbaren Granulat vorzugsweise zugesetzt werden können, auf den aus dem expandierbaren Granulat gebildeten Schaumkörper gezeigt. Als Additive eignen sich hierbei insbesondere Polyvinylalkohol bzw. Sorbitol. Für alle in den 3A bis 3C gezeigten Fälle konnte beobachtet werden, dass ein nachgiebigerer, duktilerer Schaumkörper erhalten wird, welcher sich gleichfalls bzw. unverändert durch ein gutes Schaumvermögen und einen hohen Expansionsgrad auszeichnen. Auf diese Weise sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht nur besonders harte und stabile Schäume zugänglich, sondern es können demgegenüber auch weichere, formbare Schäume hergestellt werden.
Weiterhin ist in den 4A und 4B dargestellt, welchen Einfluss insbesondere der Parameter Druck auf das Expansionsverhalten des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats hat. Dabei ist in 4A zu sehen, dass insbesondere eine Vorexpansion des expandierbaren Granulats im Vorfeld der Schaumkörpererzeugung vermieden werden sollte. Der aus vorexpandierten Granulaten produzierte Schaumkörper weist eine vergleichsweise geringe Dicke und Verschäumung auf. Wird demgegenüber ein expandierbares Granulat nach der vorliegenden Erfindung eingesetzt, das insbesondere - so wie erfindungsgemäß insbesondere auch für das Verfahren zur Herstellung des expandierbaren Granulats vorgesehen - nicht vorexpandiert ist, kann ein dickwandiger, kompakter sowie strukturell integrer Schaumkörper erhalten werden.
In den 5A bis 5C sind in der oberen Reihe jeweils expandierbare - d.h. noch nicht expandierte - Granulatpartikel abgebildet. Das Granulat in 5A dient als Referenz und weist kein Treibmittel auf. Das erfindungsgemäße Granulat gemäß 5B enthält als partikuläres physikalisches Treibmittel „Unicell MS 190D“ und gemäß 5C „Tracel MB 121 FG“. Diese zwei Granulate sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden.
Die erfindungsgemäßen Granulate zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass sie eine linsen- bis kugelförmige Form, eine abgeschlossene gleichförmig ausgebildete Oberfläche sowie eine insgesamt kompakte Struktur aufweisen. Insbesondere ist gut zu erkennen, dass die erfindungsgemäßen expandierbaren Granulate in 5B und 5C, welche mit dem diesbezüglichen Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung erzeugt wurden, noch nicht expandiert sind, sondern im Rahmen des Herstellungsverfahrens lediglich extrudiert und anschließend granuliert werden.
Im unteren Teil der 5 ist demgegenüber dargestellt, wie die erfindungsgemäßen expandierbaren Granulatpartikel im expandierten Zustand aussehen. Insbesondere zu erkennen ist die feinzellige Struktur, welche die expandierten Granulate gemäß der bzw. aufweisen. Aufgrund der zudem ausgeprägten Zellwandstärken können die expandierten Granulatpartikel bzw. Schaumpartikel Druckbeanspruchungen länger Stand halten als beispielsweise das in der als Referenz gezeigte expandierte Stärkegranulat ohne zusätzliches Treibmittel. Ohne den Treibmittelzusatz wird eine leicht zerbrechliche und poröse Schaumzellenstruktur im Rahmen der Verschäumung bzw. Expansion zum Schaumkörper gebildet, so dass entsprechende Granulate bzw. hieraus erzeugte Schaumkörper in der Praxis wenig belastbar und kaum stabil sind.
In diesem Zusammenhang zeigen auch die in 6 abgebildeten Mikroskopieaufnahmen der in den expandierten Granulaten erzeugten Schaumstrukturen, dass je nach Treibmittelzusatz unterschiedliche Schaumzellenstrukturen erhalten werden. 6A gibt hierbei die Struktur von expandierten Stärkegranulaten, die kein Treibmittel enthalten wieder. Demgegenüber ist in den 6B und 6C die Schaumzellenstruktur für expandierte Granulatpartikel, welche ein chemisches bzw. erfindungsgemäß ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthalten, gezeigt.
Gemäß 6C ist ein expandierbares Granulat verwendet worden, das als Treibmittel die expandierbaren Polymerpartikel „Unicell MS 190D“ aufweist. Zu erkennen ist, dass auf Basis dieser bevorzugt verwendeten expandierbaren Polymerpartikel eine gleichmäßige sowie definierte Schaumzellenstruktur ausgebildet werden kann, die wabenförmig bzw. nahezu kugelförmig ist. Auf diese Weise kann eine hohe innere Stabilität im Schaumkörper erreicht werden.
Demgegenüber erscheint die Schaumstruktur des expandierten Granulats gemäß der 6A brüchig, dünnwandig sowie insgesamt wenig definiert. Das expandierte Granulat gemäß 6B enthält als Treibmittel granularen „Urea 46% N“-Harnstoff. Im expandierten Granulatpartikel kann ein dünnwandiges und unregelmäßiges Schaumzellenmuster erkannt werden, was eine geringere Belastbarkeit und ein uneinheitliches Eigenschaftsprofil unter Beanspruchung, d.h. bei Verwendung bspw. als Abstandhalter oder Stützstruktur, nach sich zieht. Hervorragende Schäumungsergebnisse werden demgegenüber erhalten, wenn - wie im Rahmen der vorliegenden Erfindung vorzugsweise vorgesehen - expandierbare Polymerpartikel wie „Unicell MS 190 D“ im expandierbaren Granulat verwendet werden.
Weiterhin sind in der 7 Mikroskopieaufnahmen der Schaumzellenstruktur von erfindungsgemäßen Schaumkörpern in deren Randbereich gezeigt.
Gemäß ist dabei ein Schaumkörper, welcher auf Basis eines expandierbaren Granulats mit Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff sowie „Unicell MS 190 D“ als partikulärem Treibmittel erhalten wurde, abgebildet. Ebenso wie in kann auch für die gesehen werden, dass die Schaumstruktur des erfindungsgemäßen Schaumkörpers besonders gleichmäßig sowie insbesondere waben- bzw. nahezu kugelförmig ausgebildet ist. Die Außenhaut bzw. die äußere Schaumstruktur ist abgeschlossen, so dass auf der Oberfläche des erfindungsgemäßen Schaumkörpers eine geschlossene, durchgehende Außenhaut bzw. Außenstruktur erhalten wird.
In der 7B ist ein Schaumkörper aus einem vergleichbaren expandierbaren Granulat gezeigt, der gegenüber dem Schaumkörper aus der 7A eine geringere Formteilhöhe bzw. Schaumkörperhöhe aufweist. Dementsprechend verdichtet erscheint die Schaumstruktur an der Außenseite des erfindungsgemäßen Schaumkörpers. Mittels geringerer Expansionshöhen kann demnach im Rahmen der vorliegenden Erfindung erreicht werden, dass Schaumkörper gebildet werden, die eine besonders dichte und kompakte Außenschicht aufweisen und auf diese Weise insbesondere widerstandsfähig gegen äußere Belastungen bzw. das Eindringen äußerer Faktoren wie beispielsweise Feuchtigkeit, Schimmelpilze oder Bakterien, sind. Auf dieser Grundlage kann insbesondere auch erklärt werden, dass die erfindungsgemäßen expandierbaren Granulate bzw. die damit erhältlichen Schaumkörper eine unerwartet hohe Lagerstabilität aufweisen, ungeachtet des Aspekts, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ausschließlich biologisch abbaubare sowie biogene Rohstoffe verwendet werden.
Ähnlich gute Ergebnisse wie im Rahmen der 7A bzw. 7B werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch dann erhalten, wenn als partikuläres Treibmittel, insbesondere expandierbare Polymerpartikel, sog. „Tracel MB 121 FG“-Sphären im erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat enthalten sind. Die erzielten Schaumstrukturen in den diesbezüglichen erfindungsgemäßen Schaumkörpern weisen wiederum einen besonders regelmäßigen, kompakten sowie geschlossenzelligen Aufbau auf, der auf der Ausbildung von wabenförmigen bzw. nahezu kugelförmigen Schaumzellen beruht.
Auch bei der Verwendung von „Tracel MB 121 FG“ wird eine nach außen hin abgeschlossene, durchgehende Außenoberfläche auf dem Schaumkörper ausgebildet, so dass eine gute Lagerstabilität und Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen resultiert (vgl. 7C und 7D).
Gemäß 8 ist exemplarisch bzw. schematisch ein Formkörper 1, welcher aus zwei erfindungsgemäßen Schaumkörpern zusammengesetzt ist, dargestellt. Der entsprechende Formkörper 1 kann insbesondere dadurch erhalten werden, dass die erfindungsgemäßen Schaumkörper durch ledigliches Anfeuchten ihrer Seitenflächen miteinander verklebt werden. Diese Verklebung ist dabei stabil und haltbar, so dass es insbesondere auch möglich ist, den Formkörper 1 in einem Teil mit einem Gewicht 2 zu belasten, ohne dass der Verbund zwischen den beiden Schaumkörpern nachgibt. Damit können insbesondere noch einmal die hohe Belastbarkeit bzw. Stabilität der erfindungsgemäßen Schaumkörper sowie insbesondere auch der daraus gefertigten Formteile unterstrichen werden.
Schließlich ist in 9 das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Schaumkörpers schematisch abgebildet. Gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren wird das erfindungsgemäße expandierbare Granulat insbesondere unter der Einwirkung von Druck bzw. Temperatur, vorzugsweise Druck und Temperatur, in einen Schaumkörper überführt.
Hierbei hat es sich im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere bewährt, wenn diese Überführung bzw. Umsetzung des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats in den Schaumkörper bei einer Temperatur in einem Bereich von mehr als 120 °C, insbesondere mehr als 150 °C, vorzugsweise mehr als 170 °C, und/oder bei einem Druck in einem Bereich von 20 bis 40 bar, insbesondere 22 bis 35 bar, vorzugsweise 23 bis 30 bar, bevorzugt über eine Dauer von 70 bis 250 Sekunden, insbesondere 90 bis 200 Sekunden, vorzugsweise 100 bis 200 Sekunden, durchgeführt wird.
Dazu wird das erfindungsgemäße Granulat in einer entsprechenden Vorrichtung zur Erzeugung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, zum Schaumkörper umgesetzt, wobei es sich bei dieser Vorrichtung vorzugsweise um ein Presswerkzeug, bevorzugt um eine Plattenpresse, handelt. In die entsprechende Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Granulat in ein in der Plattenpresse befindliches Formteilwerkzeug im Prozessschritt A eingebracht. Daraufhin wird die Presse in Schritt B verschlossen sowie das Granulat bei den vorgenannten Temperaturen bzw. Drücken über den vorgenannten Zeitraum unter Druck erwärmt (vgl. Schritt C). Im Anschluss daran wird die obere Platte der Vorrichtung zurückgefahren, insbesondere um den Betrag der gewünschten Schaumkörperdicke, woraufhin das expandierbare Granulat zum erfindungsgemäßen Schaumkörper aufschäumt bzw. expandiert sowie simultan aushärtet (vgl. Schritt D). Nach einer kurzen Abkühlphase kann der erhaltene erfindungsgemäße Schaumkörper dann aus der Vorrichtung entnommen werden (vgl. Schritt E).
Ausführungsbeispiele:
1. Herstellung eines erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats
Für die Herstellung erfindungsgemäßer expandierbarer Granulate werden insbesondere die folgenden Ausgangsmaterialien verwendet:
Nachwachsender Rohstoff:
Als nachwachsender Rohstoff wird native Stärke aus verschiedenen pflanzlichen Quellen eingesetzt:

• Kartoffelstärke (bspw. von der Fa. Emsland GmbH, Typ „Superior G“)
• Maisstärke (bspw. von der Fa. Cargill Deutschland GmbH, Typ „C*Size 03453‟)
• Erbsenstärke (bspw. von der Fa. Emsland GmbH, Typ „Erbsenstärke“)

Treibmittel:
Als partikuläre physikalische Treibmittel werden insbesondere die folgenden expandierbaren Polymerpartikel eingesetzt:

• Unicell MS190 D (Fa. Tramaco GmbH)
• Tracel MB 121 FG (Fa. Tramaco GmbH)

Additive:
Bedarfsbezogen werden der Granulatzusammensetzung eines oder mehrere der folgenden Additive zugegeben:

• Härtungsmittel, etwa Malzmehl (bspw. von der Fa. Teltomalz GmbH, Typ „Aromamalzmehl Gerste EBC 10“)
• Weichmacher, etwa PVA (bspw. von der Fa. Kuraray Europe GmbH, Typ „Poval LM-20“ bzw. „Poval L-30“ oder Sorbitol (bspw. Von der Fa. Sigma Aldrich Chemie GmbH, Typ „D-Sorbitol“)

Die Erzeugung des Granulats erfolgt auf konventionellen Doppelschneckenextruderanlagen, bspw. vom Typ EMP 26-40, TSA Industriale S.r.l. Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. für die Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats verwendeten Extruder weisen mehrere, vorzugsweise drei, Verfahrenszonen sowie insbesondere bis zu acht Temperaturzonen, auf. Demnach können einige der Prozessschritte auch über mehrere Temperaturzonen hinweg durchgeführt werden, wenn bspw. mehrere dieser in einer Verfahrenszone angeordnet sind.
Im Rahmen der Herstellung des erfindungsgemäßen Granulates werden in einem ersten Prozessschritt (A) der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel in Form einer Trockenmischung bereitgestellt und so gemeinsam in die erste Verfahrenszone des Extruders eingebracht und vorzugsweise auf 80 °C erwärmt. Die Ausgangsstoffe werden in einem zweiten Prozessschritt (B) kontinuierlich in eine, insbesondere homogene, Pulvermischung überführt sowie in die zweite Verfahrenszone des Extruders gefördert, in welcher die Mischung mit Wasser versetzt wird. Hierbei wird das Wasser in den Extrusionsprozess insbesondere zusätzlich eingespeist, um vorzugsweise dem Aufschluss der Stärke als auch als zusätzliches Treibmittel zu dienen. Die Wasserzugabe erfolgt insbesondere bei Temperaturen von ca. 100 °C. Nachfolgend, in einem dritten Prozessschritt (C), wird die erhaltene, insbesondere viskose bzw. pastöse, Mischung weiter kontinuierlich bei Temperaturen von 110 °C vermengt sowie weiter in eine dritte Verfahrenszone des Extruders gefördert. Hier wird die Mischung sukzessive komprimiert und entgast sowie gekühlt, insbesondere zunächst auf 105 °C sowie schließlich auf 100 °C. Im fünften Prozessschritt (E) erfolgt dann die Extrusion und Granulierung zum erfindungsgemäßen expandierbaren Granulat. Hierzu ist ein Heißabschlag an den Extruder angeflanscht, welcher mit einer variablen Drehzahl der Messer in einem Bereich von 100 bis 500 rpm arbeitet.
Es ist hierbei insbesondere ein erfindungswesentlicher Aspekt, dass es im Zuge der zuvor beschriebenen Extrusion lediglich zur Treibmittelbeladung, nicht jedoch zu einer Vorexpansion des erfindungsgemäßen Granulats kommt. Auf diese Weise kann die Verschäumung des Granulats zu bspw. einem Schaumkörper zeitlich getrennt stattfinden sowie im Hinblick auf Form, Gestalt, Struktur und Aufbau des Schaumkörpers bedarfsgerecht angepasst werden.
Als Treibmittel werden bevorzugt expandierbare Polymerpartikel bzw. insbesondere sphärische Mikrohohlpartikel- bzw. -kugeln wie etwa „Unicell MS190D“ oder „Tracel MB 121 FG“ der Fa. Tramaco eingesetzt. Diese beinhalten eine Kombination aus 2,2,4-Trimethylpentan (≥ 15 - < 20 %) und 2-Methylbutan (≥ 5 - < 10 %) bzw. vorrangig 2-Methylbutan (≥ 15 - 20 %), wobei die vorgenannten niederen Alkane bspw. in Acrylonitril / Methacrylonitril / Methylmethacrylat-Copolymer (≥ 70 - < 80 %) eingekapselt sind. Bei diesen bevorzugten Treibmitteln handelt es sich um physikalische endotherme Treibmittel, wobei es erfindungsgemäß insbesondere von Vorteil ist, dass der eigentlich treibend wirkende Bestandteil des Treibmittels verkapselt in einer Polymerhülle vorliegt. So ist zum einen eine präzise Dosierung des Treibmittels möglich sowie zum anderen, insbesondere im Hinblick auf die Expansion bzw. Verschäumung des erfindungsgemäßen Granulats, eine Ausbildung einer fein- und geschlossenzelligen Schaumstruktur. Darüber hinaus wird insbesondere eine hohe Haltbarkeit des erfindungsgemäßen Granulats erreicht, ohne dass dieses seine Funktionalität verliert.
Im Zuge der Herstellung des erfindungsgemäßen Granulats wird das erfindungsgemäße Verfahren mit beispielhaften Durchsätzen von:

• 2,5 bis 2,8 kg/h Feststoffanteil,
• 0,5 bis 1,0 kg/h (bzw. I/h) Flüssigdosierung (Wasser)

Anpassungen hinsichtlich der Temperaturführung, des Durchsatzes, der Drehzahlen und der Wasserzuführung sind dabei möglich bzw. an jeweilige Prozessbedingungen (verwendete Anlagen, Schneckengeometrien und Stärke) anzupassen.
Erfindungsgemäß werden insbesondere gute Ergebnisse erhalten, wenn die Extrudatfeuchte (die Feuchtigkeit der extrudierten Granulate) zwischen 6 und 14 % und vorzugsweise zwischen 8 und 11 % liegt. In diesem Fall entsteht ein hinreichender Schäumeffekt durch das als Treibmittel fungierende Wasser, aber dennoch keine Schimmelausbildung während der Granulatlagerung.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick über verwendete Rezepturen und Prozessparameter für die Herstellung des erfindungsgemäßen expandierbaren Granulats. In 5 sind beispielhaft drei unterschiedliche Granulate, d.h. ein Vergleichsgranulat und zwei erfindungsgemäße expandierbare Granulate sowie deren Expandate, dargestellt. Tabelle 1: Übersicht über die Ausführungsbeispiele 1 bis 5

Rezeptur
	1^E	2^E	3^V	4^E	5^V
KST	100	100	100	100	100
MST
EST

TM1	1,5	0,5		1,5
TM2
TM3
TM4

Additiv			1 (PVA)	0,5 (PVA)	9,5 (Malzmehl)

Extrusionsparameter
Durchsatz Feststoffanteil	2,8	2,5	2,5	2,5	2,5
Durchsatz Wasser	0,7	0,9	0,9	0,7	0,9

Drehzahl Extruder	100	100	100	100	100
Drehzahl Heißabschlag	400	400	400	400	400

T(Masse)	55	67	72	52	71
P(Masse)	22	16	16	15	25

Legende:

KST:	Kartoffelstärke	Mengen:	in [parts per hundred rubber]
MST:	Maisstärke	Durchsatz:	in [kg/h]
EST:	Erbsenstärke	Drehzahl:	in [min^-1]
TM1-4:	Treibmittel 1-4, wobei	T:	Temperatur, in [°C]
TM1 =	„Unicell MS190 D“	p:	Druck, in [bar]
TM2 =	„Heco®Foam 900 C“
TM3 =	„Urea 46% N“	E:	erfindungsgemäß
TM4 =	„Tracel MB 121 FG“	V:	Vergleichsbeeispiel

Tabelle 2: Übersicht über die Ausführungsbeispiele 6 bis 10

Rezeptur
	6^V	7^E	8^E	9^E	10^V
KST		100	100	100
MST	100
EST					100

TM1			0,1	25
TM2	1
TM3	5
TM4		1,5

Additiv	5 (PVA)

Extrusionsparameter
Durchsatz Feststoffanteil	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Durchsatz Wasser	0,9	0,8	0,9	0,9	0,9

Drehzahl Extruder	100	100	100	100	100
Drehzahl Heißabschlag	300	400	600	600	400

T(Masse)	-	66	60	60	-
p(Masse)	56	70	55	35	-

Legende:

KST:	Kartoffelstärke	Mengen:	in [parts per hundred rubber]
MST:	Maisstärke	Durchsatz:	in [kg/h]
EST:	Erbsenstärke	Drehzahl:	in [min^-1]
TM1-4:	Treibmittel 1-4, wobei	T:	Temperatur, in [°C]
TM1 =	„Unicell MS190 D“	p:	Druck, in [bar]
TM2 =	„Heco®Foam 900 C“
TM3 =	„Urea 46% N“	E:	erfindungsgemäß
TM4 =	„Tracel MB 121 FG“	V:	Vergleichsbeispiel

2. Bestimmung von Expansionsindizes für erfindungsgemäße expandierbare Granulate.
Zur Bestimmung von Expansionsindizes für das expandierbare Granulat nach der vorliegenden Erfindung wurde das Volumen einzelner Granulatpartikel vor und nach der Expansion des Granulatpartikels bestimmt und dieses dann miteinander ins Verhältnis gesetzt. In den Rezepturen ist dabei die Menge des Treibmittels je auf 100 Teile nachwachsenden Rohstoff bezogen.
Im Detail wurde für die Durchführung der Versuche ein Popcorn-Automat PC 3751 von Severin Elektrogeräte GmbH verwendet. In den Versuchsreihen wird die Erhitzungstemperatur bei etwa 180 °C konstant gehalten, wohingegen die Haltezeit zwischen 1 und 2 Minuten, je nach Aufschäumverhalten, variiert.
Die Probe des expandierbaren Granulats wird in den Heizeinsatz gegeben, die Deckelöffnung mit einem Füllbecher verschlossen und der Heizvorgang initiiert.
Jede Granulatprobe wird für eine möglichst genaue Volumenbestimmung idealisiert betrachtet, indem eine Ellipsenform für die nicht expandierten Partikel, sowie eine Kugelform für die aufgeschäumten Partikel angenommen wird. Um das Volumen der Kugelform zu bestimmen, wird die längste Sehne, sowie die Breite und Höhe des Granulats gemessen. Anschließend erfolgt eine Mittelwertbestimmung aus den drei gemessenen Werten, wobei dieser Mittelwert dann als Durchmesser für die Volumenberechnung einer Kugel dient. Zur Berechnung des Volumens der Ellipsenform wird ebenfalls die längste Sehne sowie die Breite und Höhe der Partikel gemessen, wobei die längste Sehne als erste Halbachse, die Breite als zweite Halbachse und die Höhe als dritte Halbachse angenommen werden.
Die Berechnung der Volumina erfolgt dann anhand der folgenden Formeln:
Volumen des Ellipsoids: $V_{E l l i p s o i d} [m m^{3}] = \frac{4}{3} * π * (\frac{l [m m]}{2}) * (\frac{b [m m]}{2}) * (\frac{h [m m]}{2})$

Volumen der Kugel: $V_{K u g e l} [m m^{3}] = \frac{4}{3} * π * {(\frac{d [m m]}{2})}^{3}$
Von jeder Probe erfolgt eine Zehnfachmessung. Die getrockneten Partikel werden zunächst mit einem Messschieber vermessen. Aus den gemessenen Werten wird das Volumen berechnet und der Mittelwert genommen. Anschließend erfolgt die Verschäumung der expandierbaren Granulatproben unter Heißluftbeaufschlagung. Nach dem Schäumvorgang werden die Granulate erneut vermessen und anhand der Messwerte das Volumen berechnet sowie der Mittelwert gebildet. Aus dem Volumenverhältnis der Partikel vor und nach ihrer Expansion kann dann der Expansionsindex gemäß der folgenden Formel berechnet werden.
Expansionsindex: $E X I = \frac{V_{n a c h d e r E x p a n s i o n [m m^{3}]}}{V_{v o r d e r E x p a n s i o n [m m^{3}]}}$

Die diesbezüglichen Ergebnisse und Werte sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengefasst. Tabelle 3: Expansionsindizes für Granulate aus den Beispielen

Beschreibung	Versuchsnummer	Volumen (Ellipsoid)	Volumen (Kugel)	Expansionsindex (EXI)
Beschreibung	Versuchsnummer	vor Expansion [mm³]	nach Expansion [mm³]	Expansionsindex (EXI)
Referenz, > 0,9 kg/h Wasser	LBS191016	54,01	144,99	2,86
1,5 Teile TM2, > 0,9 kg/h Wasser	LBS191002	51,18	122,85	2,40
1,5 Teile TM2, < 0,9 kg/h Wasser	LBS191005	47,17	150,47	3,19
1,5 Teile TM1, > 0,9 kg/h Wasser	LBS191212	54,90	252,87	4,61
0,5 Teile TM1, > 0,9 kg/h Wasser	LBS191215	52,78	306,58	5,81
0,1 Teile TM1, > 0,9 kg/h Wasser	LBS191010	51,20	157,25	3,07

Legende:

TM1 = " Unicell MS190 D"

TM2 = " Tracel MS121 D"

Im Ergebnis zeigt sich, dass insbesondere bei der Verwendung des bevorzugten partikulären Treibmittels „Unicell MS190 D“ besonders hohe Expansionsraten erzielt werden, wobei jedoch auch bei Verwendung des gleichfalls vorzugsweise eingesetzten partikulären Treibmittels „Tracel MB 121 FG“ gute Expansionsindizes für das erfindungsgemäße expandierbare Granulat erreicht werden, insbesondere im Vergleich zur Referenz, im Rahmen derer lediglich Wasser als Treibmittel verwendet wird. Das erfindungsgemäße Granulat verfügt demnach über ein insbesondere deutlich gesteigertes Expansionsvermögen und hebt sich dadurch auch von vergleichbaren Granulaten des Standes der Technik ab.
Wie in den oben beschriebenen Figurendarstellungen schon ausgeführt, wird weiterhin durch die Verwendung der bevorzugten expandierbaren Polymerpartikel ein gleichmäßiges Schaumzellenmuster erhalten, sodass insgesamt strukturell integre sowie äußerlich belastbare Schaumkörper auf Basis des erfindungsgemäßen Granulats erhalten werden können.
3. Herstellung eines erfindungsgemäßen biologisch abbaubaren Schaumkörpers
Aus dem erfindungsgemäßen expandierbaren Granulaten, die gemäß 1. erhalten wurden, können mit dem zuvor beschriebenen Schäum- bzw. Expansionsverfahren Schaumkörper hergestellt werden.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist exemplarisch auch in 9 abgebildet.
Die Granulate gemäß den Ausführungsbeispielen 1 bis 10 sind für die Herstellung von Schaumkörpern verwendet worden. Hierzu werden 25 g des Granulats eingewogen und in ein in einer Plattenpresse, bspw. vom Typ LP-S-20, Labtech, befindliches Formteilwerkzeug eingefüllt (vgl. Schritt A von 9). Die Presse wird verschlossen (Schritt B von 9) und das Granulat bei einer Temperatur von 200 °C, bezogen sowohl auf die Unter- als auch die Oberplatte, und einem Druck von 25 bar über 150 Sekunden unter Druck erwärmt (Schritt C von 9). Im Anschluss wird die Oberplatte zurückgefahren auf die gewünschte Schaumkörperdicke, woraufhin das expandierbare Granulat zum Schaumkörper aufschäumt sowie simultan aushärtet (Schritt D von 9). Abschließend kann der erhaltenen Schaumkörper entnommen werden (Schritt E von 9).
Im Ergebnis kann auf diese Weise ein insbesondere dickwandiger Schaumkörper mit frei gestaltbarer Geometrie erhalten werden, wobei die Geometrie des Schaumkörpers insbesondere durch das verwendete Formteilwerkzeug vorgegeben werden kann. Eine exemplarische Abbildung eines erfindungsgemäßen Schaumkörpers ist etwa den 1A bis 1D zu entnehmen.
4. Stauchhärten und Haltbarkeit erfindungsgemäßer Schaumkörper
In Anlehnung an die Vorgaben der DIN EN ISO 844:2014 wurden die Druckfestigkeit bzw. Stauchhärte erfindungsgemäßer Schaumkörper nach unterschiedlichen Lagerzeiten bestimmt. Abweichungen von Norm betrugen die Probenkörperhöhen von ca. 25 mm, 30 mm und 35 mm (anstelle geforderter 50 mm) sowie Flächen von ca. 16 cm² (anstelle der geforderten Mindestfläche von 25 cm²).

Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4:

Druckfestigkeiten von Schaumkörpern, verschäumt 1 Woche nach Granulaterzeugung, getestet nach unterschiedlichen Lagerzeiten im Normklima, Granulate auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff sowie 1,5 Teilen „Unicell MS 190 D“ als partikulärem Treibmittel, wobei die Menge Treibmittel auf 100 Teile nachwachsenden Rohstoff bezogen ist.

	Druckfestigkeit/Stauchhärte Messung erfolgt nach Lagerung der Schaumkörper im Normklima (23 °C, 50 % r.h.), Lagerdauer der Schaumformteile:
Formteildichte [kg/m³]	1 Tag [kPa]	1 Woche [kPa]	2 Wochen [kPa]	4 Wochen [kPa]
103	273	153	185	353
118	117	144	145	151
142	338	196	201	272

Wie den Werten entnommen werden kann, nimmt die Druckfestigkeit der erfindungsgemäßen Schaumformteile 1 Woche nach deren Herstellung tendenziell geringfügig ab, steigt daraufhin jedoch wieder an und findet sich im Bereich der Ursprungshärte wieder.
Der Versuch illustriert insbesondere die Belastbarkeit und Haltbarkeit der erfindungsgemäßen Schaumkörper, welche insbesondere auch über mehrere Wochen gegeben ist.
Dieser Effekt ist insbesondere deshalb nicht selbstverständlich, da die erfindungsgemäßen Schaumkörper sowie auch das erfindungsgemäße Granulat eine insbesondere gute Wasserlöslichkeit aufweisen, welche grundlegend zu der hervorragenden Bioabbaubarkeit der erfindungsgemäßen Erzeugnisse beiträgt. Dass die erfindungsgemäßen Schaumkörper dessen ungeachtet auch nach mehrwöchiger Lagerung in relativ feuchter Umgebung die hohen Druckfestigkeiten gemäß Tabelle 4 aufweisen, ist als umso überraschender und vorteilhafter gegenüber bekannten Granulaten zu bewerten.

Weiterhin wurden die Stauchhärten erfindungsgemäßer Schaumkörper, d.h. von Schaumkörpern, die aus einem expandierbaren Granulat aus einem natürlichen Rohstoff und einem partikulären physikalischen Treibmittel hergestellt wurden, im Vergleich zu Schaumkörpern, die aus Granulaten erzeugt wurden, die ein chemisches Treibmittel enthalten, gemessen. Die diesbezüglichen Messungen werden wie oben beschrieben durchgeführt. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst. Tabelle 5:

Vergleich der Druckfestigkeiten der Außenhaut und der Schaumkerne von erfindungsgemäßen Schaumkörpern und Vergleichsschaumkörpern, Granulate auf Basis von Kartoffelstärke als nachwachsendem Rohstoff sowie ohne bzw. mit 1,5 Teilen verschiedener erfindungsgemäßer partikulärer physikalischer bzw. nichterfindungsgemäßer chemischer Treibmittel, wobei die Menge Treibmittel auf 100 Teile nachwachsenden Rohstoff bezogen ist.

	Druckfestigkeit Schaumkörper mit Randschicht
	Rezepturzusammensetzung	σm Druckfestigkeit X [kPa]	σm Stdabw. [kPa]
V	Stärke + Wasser	120	25
V	Stärke + Wasser + TM3 (1,5 T)	242	52
V	Stärke + Wasser + TM2 (1,5 T)	131	31
E	Stärke + Wasser + TM1 (1,5T)	274	2

	Druckfestigkeit Schaumkern
	Rezepturzusammensetzung	σm Druckfestigkeit X [kPa]	σm Stdabw. [kPa]
V	Stärke + Wasser	39	22
V	Stärke + Wasser + TM3 (1,5 T)	249	21
V	Stärke + Wasser + TM2 (1,5 T)	- (zu labil)	-
E	Stärke + Waser + TM4 (1,5 T)	352	56

TM1-4: Treibmittel 1-4, wobei
TM1 = „Unicell MS190 D“
TM2 = „Heco®Foam 900 C“
TM3 = „Urea 46% N“
TM4 = „Tracel MB 121 FG“
E: erfindungsgemäß
V: Vergleichsbeispiel

Es ist den erhaltenen Messergebnissen nach zu erkennen, dass erfindungsgemäße Schaumkörper eine höhere Druckfestigkeit aufweisen als vergleichbare Schaumkörper, die mittels eines chemischen Treibmittels verschäumt werden. Diese Ergebnisse unterstreichen nochmals, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung besonders belastbare Schaumkörper erzeugt werden können. Diese Eigenschaft ist insbesondere auf die gleichmäßige und einheitliche fein- bzw. geschlossenzellige Struktur der Schaumkörper zurückzuführen, welche insbesondere auf Basis des erfindungsgemäßen Granulats und speziell unter Verwendung eines partikulären physikalischen Treibmittels erhalten werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Schaumkörper
2: Gewicht

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0596437 A2 [0018]
EP 0711322 A1 [0020, 0021]
EP 1127914 A1 [0020, 0022]
EP 0781199 A1 [0024]
EP 2623288 [0026]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 844:2014 [0246]

Claims

Expandierbares Granulat, insbesondere zur Herstellung von biologisch abbaubaren Schaumkörpern, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthält.
Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat den nachwachsenden Rohstoff in Mengen von 85 bis 99,9 Gew.%, insbesondere 87,5 bis 99 Gew.%, vorzugsweise 90 bis 98,5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Granulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der nachwachsende Rohstoff ein pflanzlicher Rohstoff ist.
Granulat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat das partikuläre physikalische Treibmittel in Mengen von 0,1 bis 10 Gew.%, insbesondere 0,2 bis 7 Gew.%, vorzugsweise 0,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Granulat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Wasser enthält.
Granulat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat Wasser in Mengen von 5 bis 20 Gew.%, insbesondere 6 bis 15 Gew.%, vorzugsweise 8 bis 12 Gew.%, bezogen auf die Gesamtgranulatzusammensetzung, enthält.
Granulat nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat ein Volumen im Bereich von 40 bis 65 mm³, insbesondere 45 bis 60 mm³, vorzugsweise 45 bis 55 mm³, bezogen auf die einzelnen Granulatpartikel, aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines expandierbaren Granulats, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Granulat mittels Compoundierung eines nachwachsenden Rohstoffs und eines partikulären physikalischen Treibmittels, insbesondere mittels eines, vorzugsweise kontinuierlichen, Extrusionsprozesses, eines nachwachsenden Rohstoffs und eines partikulären physikalischen Treibmittels, hergestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Compoundierung, insbesondere der Extrusionsprozess, bei Temperaturen von weniger als 140 °C, insbesondere weniger als 130 °C, vorzugsweise weniger als 120 °C, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der nachwachsende Rohstoff und das Treibmittel, insbesondere deren, insbesondere homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, mit Wasser versetzt, insbesondere damit zu einer, insbesondere viskosen, Mischung umgesetzt, werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere homogene, Mischung, vorzugsweise Pulvermischung, des nachwachsenden Rohstoffs und des Treibmittels und/oder die, insbesondere viskose, Mischung des nachwachsenden Rohstoffs, Treibmittels und Wassers zu dem expandierbaren Granulat extrudiert, insbesondere extrudiert und granuliert, wird.
Verwendung eines expandierbaren Granulats, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, zur Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, expandierter Granulate.
Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden expandierten Granulats, dadurch gekennzeichnet, dass ein expandierbares, einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthaltendes Granulat, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bereitgestellt und expandiert wird.
Biologisch abbaubares, insbesondere heimkompostierbares, auf nachwachsenden Rohstoffen basierendes expandiertes Granulat, insbesondere erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 13 und/oder aus einem expandierbaren Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verwendung eines expandierten Granulats, insbesondere gemäß Anspruch 14 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß Ansprüche 13, im Baubereich, insbesondere als Dämmmaterial und/oder dämmendes Füllmaterial, und/oder im Verpackungsbereich, insbesondere als Verpackungsmaterial, Füllmaterial und/oder Polstermaterial.
Verwendung eines expandierbaren Granulats, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, zur Herstellung biologisch abbaubarer, insbesondere heimkompostierbarer, Schaumkörper.
Verfahren zur Herstellung eines biologisch abbaubaren, insbesondere heimkompostierbaren, auf nachwachsenden Rohstoffen basierenden Schaumkörpers, dadurch gekennzeichnet, dass ein expandierbares, einen nachwachsenden Rohstoff und ein partikuläres physikalisches Treibmittel enthaltendes Granulat, insbesondere gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, bereitgestellt und zu einem Schaumkörper umgesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung zum Schaumkörper unter Einwirkung von Druck und/oder Temperatur, insbesondere Druck und Temperatur, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzung zum Schaumkörper über eine Dauer von 70 bis 250 s, insbesondere 90 bis 220 s, vorzugsweise 100 bis 200 s, durchgeführt wird.
Biologisch abbaubarer, auf nachwachsenden Rohstoffen basierender Schaumkörper, insbesondere erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 und/oder aus einem expandierbaren Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Schaumkörper nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumkörper zu mehr als 90 %, insbesondere mehr als 93 %, vorzugsweise mehr als 95 % aus dem nachwachsenden Rohstoff besteht.
Verwendung eines biologisch abbaubaren Schaumkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 20 oder 21 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 und/oder aus einem expandierbaren Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, als Baustoff, insbesondere als, vorzugsweise temporärer, Abstandshalter, vorzugsweise temporäre, Stützstruktur, vorzugsweise löslicher, Kern, bevorzugt für hohle Verbundteile, Sandwichverbundteile, Leichtbauteile, Leichtbaukonstruktionen.
Verwendung eines biologisch abbaubaren Schaumkörpers insbesondere nach einem der Ansprüche 20 oder 21 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 und/oder aus einem expandierbaren Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, im Verpackungsbereich, insbesondere als Verpackungsmaterial, Füllmaterial und/oder Polstermaterial.
Verwendung eines biologisch abbaubaren Schaumkörpers, insbesondere nach einem der Ansprüche 20 oder 21 und/oder erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 17 bis 19 und/oder aus einem expandierbaren Granulat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, im Heimwerk- und Bastelbereich, insbesondere als Dekor- und Bastelmaterial.